KR20160031462A - Solid-state image pickup device and driving method therefor, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

본 기술은, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치에서, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다. 고체 촬상 장치는, 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와, 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고, 촬상 화소는, 전하 축적부가 차광되어 형성되고, 위상차 검출 화소는, 광전 변환부 및 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성된다. 본 기술은, 예를 들면 CMOS 이미지 센서에 적용할 수 있다.The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method thereof, and an electronic apparatus that can improve the accuracy of phase difference detection while suppressing resolution deterioration in a solid-state imaging device having a global shutter function and a phase difference AF function. The solid-state imaging device includes: a pixel array portion in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion portion, and a charge accumulating portion is provided with an imaging pixel for generating a sensed image and a phase difference detection pixel for performing phase difference detection; And a drive control section for controlling the driving of the pixels. The charge storage section is formed by shielding the charge accumulation section, and the phase difference detection pixel is formed such that at least a part of at least one of the photoelectric conversion section and the charge accumulation section is not shielded. This technique can be applied to, for example, a CMOS image sensor.

Figure P1020157036105
Figure P1020157036105

Description

고체 촬상 장치 및 그 구동 방법, 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGE PICKUP DEVICE AND DRIVING METHOD THEREFOR, AND ELECTRONIC APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a solid-state image pickup device, a driving method thereof, and an electronic device.

본 기술은, 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치에서, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.The present invention relates to a solid-state imaging device, a method of driving the same, and an electronic apparatus. In particular, in a solid-state imaging device having a global shutter function and a phase-difference AF function, deterioration of resolution can be suppressed, A solid-state imaging device, a driving method thereof, and an electronic apparatus.

종래, 촬상 화소 중에 위상차 검출 화소를 혼재시킴으로써, AF(Auto Focus) 기능을 실현하는 고체 촬상 장치가 있다. 이와 같은 고체 촬상 장치에서는, 한 쌍의 위상차 검출 화소 각각의 광전 변환부의 서로 다른 반분의 영역을 차광하고, 각각의 출력의 차분을 이용함으로써, 위상차 검출 방식의 AF 기능(이하, 위상차 AF 기능이라고 한다)이 실현된다.Conventionally, there is a solid-state imaging device that realizes an AF (Auto Focus) function by mixing retardation detection pixels in image sensing pixels. In such a solid-state image pickup device, an AF function of a phase difference detection method (hereinafter referred to as a phase difference AF function) is obtained by shielding different half regions of the photoelectric conversion portion of each of the pair of phase difference detection pixels and using the difference of each output ) Is realized.

또한, 각 화소에, 광전 변환부에서 전송된 전하를 유지하는 전하 유지부를 구비함으로써, 글로벌 셔터 기능을 실현하는 고체 촬상 장치가 있다. 이와 같은 고체 촬상 장치에서는, 전 화소에서의 전하의 전송과 유지를 동시에 행하고, 전 화소에서 노광 기간을 일치시킴으로써, 글로벌 셔터 기능이 실현된다.Further, there is a solid-state imaging device which realizes a global shutter function by providing a charge holding portion for holding charges transferred from the photoelectric conversion portion in each pixel. In such a solid-state imaging device, the global shutter function is realized by carrying out charge and transfer at all the pixels at the same time and aligning the exposure periods in all the pixels.

또한 근래, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능의 양방을 구비하는 고체 촬상 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조).In recent years, a solid-state imaging device having both a global shutter function and a phase-difference AF function has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

일본 특개2007-243744호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-243744 일본 특개2012-151774호 공보Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-151774

특허 문헌 1의 기술에서는, 하나의 위상차 검출 화소 내에, 광전 변환부와 전하 유지부를 2조(組) 구비하도록 하고 있기 때문에, 광전 변환부의 수광면적이 작게 되어 버려, 위상차 검출 화소의 감도가 저하되고, 결과로서, 위상차 검출의 정밀도가 저하되어 버린다.In the technique disclosed in Patent Document 1, since a pair of photoelectric conversion portions and charge holding portions are provided in one phase difference detection pixel, the light receiving area of the photoelectric conversion portion becomes small, and the sensitivity of the phase difference detection pixel is lowered As a result, the precision of the phase difference detection is lowered.

또한, 특허 문헌 2의 기술에서는, 촬상 화소와 위상차 검출 화소의 2화소를 세트로 형성하도록 하고 있기 때문에, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수가 반감하여, 출력되는 화상의 해상도가 저하되어 버린다.Further, in the technique of Patent Document 2, since the two pixels of the image pickup pixel and the phase difference detection pixel are formed as a set, the number of effective pixels in the entire solid-state image pickup device is reduced by half, and the resolution of the output image is lowered.

본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치에서, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.The present technology has been made in view of the above circumstances, and it is intended to improve the precision of phase difference detection while suppressing deterioration of resolution in a solid-state imaging device having a global shutter function and a phase difference AF function.

본 기술의 한 측면의 고체 촬상 장치는, 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와, 상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고, 상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고, 상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성된다.A solid-state image pickup device of one aspect of the present invention is a solid-state image pickup device having an on-chip lens, a photoelectric conversion portion, and a charge accumulating portion. The pixel includes an image pickup pixel for generating a picked- And a drive control section for controlling driving of the pixel, wherein the charge accumulation section is formed by shielding the charge accumulation section, and the phase difference detection pixel is at least one of the photoelectric conversion section and the charge accumulation section At least a part of one side is formed so as not to be shielded from light.

상기 구동 제어부에는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독시켜, 상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하게 할 수 있다.The drive control unit may be configured to read charge accumulated in at least one of at least one of the photoelectric conversion unit and the charge storage unit in the phase difference detection pixel when the phase difference detection is performed and generate the picked- It is possible to simultaneously accumulate electric charges in the imaging pixels.

상기 위상차 검출 화소에는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 개구부를 마련한 차광막을 마련하고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부에는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소가 배열되는 제1의 방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되도록 할 수 있다.The phase difference detection pixel is provided with a light-shielding film provided with at least one opening in at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion. In each of the pair of phase difference detection pixels, It is possible to provide a position where the pair of retardation detection pixels are symmetrical with respect to the optical axis in the first direction in which the pair of retardation detection pixels are arranged.

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되도록 할 수 있다.The charge storage portion may be formed as a charge storage portion for holding charge from the photoelectric conversion portion.

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 전하 유지부에 상기 개구부가 마련되도록 할 수 있다.Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction and the opening portion is provided in the photoelectric conversion portion in one of the pair of phase difference detection pixels, The opening portion may be provided in the charge holding portion.

상기 구동 제어부에는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하를 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 판독시킬 수 있다.And the driving control section reads the charge accumulated in the photoelectric conversion section in one of the phase difference detection pixels when performing the phase difference detection and reads out the charge accumulated in the charge holding section in the other phase difference detection pixel Can be read.

상기 구동 제어부에는, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부의 감도와 축적 시간과의 곱과, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부의 감도와 축적 시간과의 곱이 동등하게 되도록, 일방 및 타방의 상기 위상차 검출 화소의 구동을 제어시킬 수 있다.The drive control section is provided with a drive control section that controls the drive control section so that the products of the product of the sensitivity of the photoelectric conversion section and the accumulation time in one of the phase difference detection pixels and the accumulation time of the charge holding section in the other phase difference detection pixel become equal, And the driving of the other phase difference detecting pixel can be controlled.

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되도록 할 수 있다.Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction, and in one phase difference detection pixel out of the pair of phase difference detection pixels, And the opening is provided in another half of the photoelectric conversion unit in the first direction in the other phase difference detection pixel.

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 경계선에 대해 경면(鏡面) 대칭이 되는 위치에 형성되고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부는, 상기 광전 변환부에 마련되도록 할 수 있다.In each of the pair of phase difference detecting pixels, the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are formed at positions that are mirror-surface symmetrical with respect to the boundary line of the pair of phase difference detecting pixels, In each of the pixels, the opening may be provided in the photoelectric conversion portion.

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향에 수직한 제2의 방향으로 나열하여 형성되고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되도록 할 수 있다.Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in a second direction perpendicular to the first direction, and in one of the pair of phase difference detection pixels, in the phase difference detection pixel, Wherein the opening portion is provided in an approximate half of the first direction of the charge holding portion and the opening portion is formed in another half of the other direction of the first direction of the photoelectric conversion portion and the charge holding portion in the other phase difference detection pixel .

상기 구동 제어부에는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독시킬 수 있다.Wherein the driving control unit reads out the charges stored in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in one of the phase difference detection pixels when the phase difference detection is performed and reads out the charges accumulated in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in the other phase difference detection pixel, And the charges accumulated in the conversion unit and the charge holding unit can be read together.

상기 위상차 검출 화소에서, 상기 전하 축적부는, 다른 광전 변환부로서, 상기 광전 변환부와 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 다른 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되도록 할 수 있다.In the phase difference detecting pixel, the charge accumulating portion may be formed as another photoelectric converting portion in parallel with the photoelectric converting portion in the first direction, and in one of the pair of phase difference detecting pixels, The opening may be provided in the photoelectric conversion portion and the opening may be provided in the other photoelectric conversion portion in the other phase difference detection pixel.

상기 위상차 검출 화소에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 형성되고, 상기 구동 제어부에는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하와, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 별개로 판독시킬 수 있다.Wherein in the phase difference detection pixel, the photoelectric conversion portion and the charge storage portion are formed at positions symmetrical with respect to an optical axis of the on-chip lens in a predetermined direction, and in the drive control portion, The charge accumulated in the photoelectric conversion portion in the phase difference detection pixel and the charge accumulated in the charge holding portion in the phase difference detection pixel can be separately read.

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되도록 할 수 있다.The charge storage portion may be formed as a charge storage portion for holding charge from the photoelectric conversion portion.

상기 위상차 검출 화소에는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 일부에 개구부를 마련한 차광막을 마련하고, 상기 개구부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 상기 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 마련되도록 할 수 있다.Wherein the phase difference detection pixel is provided with a light shielding film provided with an opening in a part of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion and the opening portion is provided so as to be provided at a position symmetrical with respect to the optical axis of the on- can do.

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되고, 상기 위상차 검출 화소에는, 상기 전하 유지부의 상층에, 상기 광전 변환부로부터 상기 전하 유지부에 전하를 전송하는 전송 전극을 마련하고, 상기 전송 전극은, 투명 도전막에 의해 형성되도록 할 수 있다.Wherein the charge accumulating portion is formed as a charge holding portion for holding charge from the photoelectric converting portion and the phase difference detecting pixel is provided with a charge accumulating portion for accumulating charge in the charge accumulating portion, An electrode may be provided, and the transfer electrode may be formed of a transparent conductive film.

상기 촬상 화소 및 상기 위상 검출 화소의 적어도 일방은, 구성 요소를 복수의 화소에서 공유하도록 할 수 있다.At least one of the imaging pixel and the phase detection pixel may share the constituent elements with a plurality of pixels.

복수의 화소에서 공유되는 상기 구성 요소는, 부유 확산 영역, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 선택 트랜지스터 중의 적어도 하나를 포함하도록 할 수 있다.The component shared by the plurality of pixels may include at least one of a floating diffusion region, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor.

본 기술의 한 측면의 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와, 상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고, 상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고, 상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치가, 상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독하고, 상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하는 스텝을 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a driving method of a solid-state imaging device including an on-chip lens, a photoelectric conversion portion, and a pixel having a charge accumulating portion, the imaging pixel for generating a sensed image, And a drive control section for controlling the driving of the pixel, wherein the charge accumulation section is formed by shielding the charge accumulation section, and the phase difference detection pixel is formed by the photoelectric conversion section and the charge Wherein at least one part of at least one part of the accumulation part is formed so as not to be shielded from light, the solid-state imaging device is characterized in that when the phase difference detection is performed, at least one part of the charge- The charge is read, and at the time of generating the picked-up image, at least the accumulation of charges in the picked-up pixel is performed simultaneously And a step.

본 기술의 한 측면의 전자 기기는, 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와, 상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고, 상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고, 상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치를 구비한다.An electronic apparatus of one aspect of the present invention includes an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase difference detection, the pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion portion, and a charge storage portion And a drive control section for controlling driving of the pixel, wherein the charge accumulation section is formed by shielding the charge accumulation section, and wherein the phase difference detection pixel is at least one of the photoelectric conversion section and the charge accumulation section And at least a part of the solid-state imaging device is formed so as not to be shielded from light.

본 기술의 한 측면에서는, 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되고, 촬상 화소는, 전하 축적부가 차광되어 형성되고, 위상차 검출 화소는, 광전 변환부 및 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, comprising: an image pickup pixel for generating a picked-up image; and a phase difference detection pixel for performing phase difference detection are arranged as pixels having an on-chip lens, a photoelectric conversion portion, and a charge storage portion, And the phase difference detecting pixel is formed such that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge accumulating portion is not shielded from light.

본 기술의 한 측면에 의하면, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치에서, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.According to one aspect of the present invention, in the solid-state imaging device having the global shutter function and the phase difference AF function, it is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

도 1은 본 기술을 적용한 이미지 센서를 구비하는 전자 기기의 한 실시의 형태를 도시하는 블록도.
도 2은 이미지 센서의 구성례를 도시하는 블록도.
도 3은 이미지 센서의 화소 배치의 예에 관해 설명하는 도면.
도 4은 전자 기기에 의한 촬상 처리에 관해 설명하는 플로 차트.
도 5은 촬상 화소의 구성례를 도시하는 상면도.
도 6은 도 5에 도시된 촬상 화소의 단면도.
도 7은 위상차 검출 화소의 구성례를 도시하는 상면도.
도 8은 도 7에 도시된 위상차 검출 화소의 단면도.
도 9은 촬상 화소의 동작에 관해 설명하는 도면.
도 10은 위상차 검출 화소의 동작에 관해 설명하는 도면.
도 11은 위상차 검출 화소의 동작에 관해 설명하는 도면.
도 12은 위상차 검출 화소의 다른 구성례(변형례 1)를 도시하는 상면도.
도 13은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 2)를 도시하는 상면도.
도 14은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 3)를 도시하는 상면도.
도 15은 위상차 검출 화소의 동작에 관해 설명하는 도면.
도 16은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 4)를 도시하는 상면도.
도 17은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 5)를 도시하는 상면도.
도 18은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 5)를 도시하는 상면도.
도 19은 이미지 센서의 화소 배치의 다른 예(변형례 6)에 관해 설명하는 도면.
도 20은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 6)를 도시하는 상면도.
도 21은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 6의 변화)를 도시하는 상면도.
도 22은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 7)를 도시하는 단면도.
도 23은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 8)를 도시하는 상면도.
도 24은 도 23에 도시된 위상차 검출 화소의 단면도.
도 25은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 9)를 도시하는 상면도.
도 26은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 10)를 도시하는 상면도.
도 27은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 11)를 도시하는 상면도.
도 28은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 12)를 도시하는 상면도.
도 29은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 13)를 도시하는 상면도.
도 30은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 14)를 도시하는 상면도.
도 31은 위상차 검출 화소의 또 다른 구성례(변형례 15)를 도시하는 상면도.1 is a block diagram showing an embodiment of an electronic apparatus having an image sensor to which the present technology is applied.
2 is a block diagram showing an example of the configuration of an image sensor;
3 is a view for explaining an example of the pixel arrangement of the image sensor;
Fig. 4 is a flowchart for explaining imaging processing by an electronic device. Fig.
5 is a top view showing a configuration example of a picked-up pixel.
6 is a cross-sectional view of the imaging pixel shown in Fig. 5;
7 is a top view showing a configuration example of a phase difference detecting pixel;
8 is a cross-sectional view of the phase difference detection pixel shown in Fig.
9 is a view for explaining the operation of the imaging pixel.
10 is a view for explaining the operation of a phase difference detecting pixel;
11 is a view for explaining the operation of a phase difference detecting pixel;
12 is a top view showing another configuration example (modification example 1) of the phase difference detection pixel.
Fig. 13 is a top view showing another constitutional example (second modified example) of the phase-difference detecting pixel. Fig.
14 is a top view showing another configuration example (modification example 3) of the phase difference detection pixel.
15 is a view for explaining the operation of a phase difference detecting pixel;
Fig. 16 is a top view showing another constitutional example (fourth modified example) of the phase difference detecting pixel; Fig.
FIG. 17 is a top view showing another constitutional example (fifth modified example) of the phase difference detecting pixel. FIG.
Fig. 18 is a top view showing another constitutional example (fifth modified example) of the phase difference detecting pixel; Fig.
19 is a view for explaining another example of the pixel arrangement of the image sensor (Modification 6);
20 is a top view showing still another configuration example (sixth modification) of the phase difference detecting pixel.
Fig. 21 is a top view showing another constitutional example of the phase difference detecting pixel (variation of the sixth variation). Fig.
22 is a cross-sectional view showing another configuration example (modification example 7) of the phase difference detection pixel;
23 is a top view showing still another configuration example (modification example 8) of the phase difference detection pixel.
24 is a cross-sectional view of the phase difference detection pixel shown in Fig.
25 is a top view showing still another configuration (a modification 9) of the phase difference detecting pixel.
26 is a top view showing still another configuration example (modification 10) of the phase difference detection pixel.
FIG. 27 is a top view showing another configuration example (modification 11) of the phase difference detection pixel; FIG.
28 is a top view showing another configuration example (modification 12) of the phase difference detection pixel;
FIG. 29 is a top view showing another configuration example (modification 13) of the phase difference detection pixel; FIG.
Fig. 30 is a top view showing another configuration example (modification 14) of the phase difference detection pixel; Fig.
31 is a top view showing still another configuration (a modification 15) of the phase difference detecting pixel.

이하, 본 기술의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present technology will be described with reference to the drawings.

[전자 기기의 기능 구성례][Examples of functional configuration of electronic devices]

도 1은, 본 기술을 적용한 이미지 센서를 구비하는 전자 기기의 한 실시의 형태를 도시하는 블록도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of an electronic apparatus having an image sensor to which the present technology is applied.

도 1의 전자 기기(1)는, 디지털 카메라나 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 등으로서 구성되고, AF(Auto Focus) 기능에 의해, 피사체를 촬상하여 촬상 화상을 생성하고, 정지화상 또는 동화상으로서 기록한다. 이하에서는, 주로 정지화상이 기록되는 것으로 한다.The electronic apparatus 1 shown in Fig. 1 is constituted as a digital camera or a portable terminal having an image pickup function. The electronic apparatus 1 picks up an image of a subject by AF (Auto Focus) function and records the captured image as a still image or a moving image . Hereinafter, it is assumed that a still image is mainly recorded.

전자 기기(1)는, 렌즈부(11), 조작부(12), 제어부(13), 이미지 센서(14), 신호 처리부(15), 기억부(16), 표시부(17), 위상차 검출부(18), 및 구동부(19)로 구성된다.The electronic apparatus 1 includes a lens section 11, an operation section 12, a control section 13, an image sensor 14, a signal processing section 15, a storage section 16, a display section 17, ), And a driving unit 19.

렌즈부(11)는, 피사체로부터의 광(피사체광)을 집광한다. 렌즈부(11)에 의해 집광된 피사체광은, 이미지 센서(14)에 입사된다.The lens unit 11 condenses light (object light) from the object. The subject light condensed by the lens unit 11 is incident on the image sensor 14.

렌즈부(11)는, 줌렌즈(21), 조리개(22), 포커스 렌즈(23)를 구비하고 있다.The lens unit 11 includes a zoom lens 21, a diaphragm 22, and a focus lens 23.

줌렌즈(21)는, 구동부(19)의 구동에 의해 광축 방향으로 이동함에 의해 초점 거리를 변동시켜, 촬상 화상에 포함되는 피사체의 배율을 조정한다. 조리개(22)는, 구동부(19)의 구동에 의해 개구의 정도를 변화시켜, 이미지 센서(14)에 입사한 피사체광의 광량을 조정한다. 포커스 렌즈(23)는, 구동부(19)의 구동에 의해 광축 방향으로 이동함에 의해 포커스를 조정한다.The zoom lens 21 changes the focal distance by moving in the direction of the optical axis by driving of the driving unit 19, and adjusts the magnification of the subject included in the captured image. The diaphragm 22 adjusts the amount of light of the object light incident on the image sensor 14 by changing the degree of the aperture by driving the driving unit 19. [ The focus lens 23 adjusts the focus by moving in the direction of the optical axis by the driving of the driving unit 19. [

조작부(12)는, 유저로부터의 조작을 접수한다. 조작부(12)는, 예를 들면, 셔터 버튼(도시 생략)이 압하된 경우, 그 취지의 조작 신호를 제어부(13)에 공급한다.The operation unit 12 accepts an operation from the user. When the shutter button (not shown) is depressed, for example, the operation section 12 supplies an operation signal to the control section 13.

제어부(13)는, 전자 기기(1)의 각 부분의 동작을 제어한다.The control unit 13 controls the operation of each part of the electronic device 1. [

예를 들면, 제어부(13)는, 셔터 버튼이 압하된 취지의 조작 신호를 접수한 경우, 정지화상의 기록의 지시를, 신호 처리부(15)에 공급한다. 또한, 제어부(13)는, 표시부(17)에, 피사체의 리얼 타임의 화상인 라이브 뷰 화상을 표시하는 경우, 라이브 뷰 화상의 생성의 지시를, 신호 처리부(15)에 공급한다.For example, the control unit 13 supplies an instruction to record the still image to the signal processing unit 15 when the operation signal indicating that the shutter button has been pressed down is received. The control unit 13 also supplies an instruction to the signal processing unit 15 to generate a live view image when the live view image which is a real time image of the subject is displayed on the display unit 17.

또한, 제어부(13)는, 위상차 검출 방식에 의해 포커스의 합초(合焦) 판정을 행하는 경우, 합초 판정을 행하는 동작(위상차 검출 동작)의 지시를, 신호 처리부(15)에 공급한다. 위상차 검출 방식이란, 촬상 렌즈를 통과한 광을 동분할(瞳分割)하여 한 쌍의 상을 형성하고, 형성되는 상의 간격(상의 사이의 어긋남량)를 계측(위상차를 검출)함에 의해 합초의 정도를 검출하는 초점 검출 방법이다.The control unit 13 also supplies an instruction to perform the in-focus determination (phase difference detection operation) to the signal processing unit 15 when determining focus in focus by the phase difference detection method. The term "phase difference detection system" refers to a system in which light passing through an image pickup lens is divided by pupil division to form a pair of images, and the degree of phase difference is detected (phase difference is detected) Is detected.

이미지 센서(14)는, 수광한 피사체광을 전기 신호에 광전 변환하는 고체 촬상 장치이다.The image sensor 14 is a solid-state imaging device that photoelectrically converts the received subject light into an electric signal.

예를 들면, 이미지 센서(14)는, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서나 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 등에 의해 실현된다. 이미지 센서(14)의 화소 어레이부에는, 복수의 화소로서, 수광한 피사체광에 의거하여 촬상 화상을 생성하기 위한 신호를 생성하는 화소(촬상 화소)와, 위상차 검출을 행하기 위한 신호를 생성하는 화소(위상차 검출 화소)가 배치된다. 이미지 센서(14)는, 광전 변환에 의해 발생한 전기 신호를 신호 처리부(15)에 공급한다.For example, the image sensor 14 is realized by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor. In the pixel array portion of the image sensor 14, as a plurality of pixels, a pixel (image pickup pixel) for generating a signal for generating a picked-up image based on the received object light and a signal Pixels (phase difference detecting pixels) are arranged. The image sensor 14 supplies an electric signal generated by the photoelectric conversion to the signal processing unit 15. [

신호 처리부(15)는, 이미지 센서(14)로부터 공급된 전기 신호에 대해 각종의 신호 처리를 시행한다.The signal processing unit 15 performs various kinds of signal processing on the electric signal supplied from the image sensor 14.

예를 들면, 신호 처리부(15)는, 제어부(13)로부터 정지화상의 기록의 지시가 공급되고 있는 경우, 정지화상의 데이터(정지화상 데이터)를 생성하고, 흑레벨 보정, 결함 보정, 셰이딩 보정, 혼색 보정 등을 행하여, 기억부(16)에 공급한다. 또한, 신호 처리부(15)는, 제어부(13)로부터 라이브 뷰 화상의 생성의 지시가 공급되고 있는 경우, 이미지 센서(14)에서의 촬상 화소로부터의 출력 신호에 의거하여, 라이브 뷰 화상의 데이터(라이브 뷰 화상 데이터)를 생성하고, 흑레벨 보정, 결함 보정, 셰이딩 보정, 혼색 보정 등을 행하여, 표시부(17)에 공급한다.For example, when an instruction to record a still image is supplied from the control unit 13, the signal processing unit 15 generates still image data (still image data) and performs black level correction, defect correction, Color mixing correction, and the like, and supplies them to the storage unit 16. [ In addition, the signal processing unit 15 may be configured to generate the live view image data (image data) on the basis of the output signal from the image pickup pixel in the image sensor 14 when an instruction to generate a live view image is supplied from the control unit 13 Live view image data), and performs black level correction, defect correction, shading correction, color mixing correction, and the like to be supplied to the display unit 17.

또한, 신호 처리부(15)는, 제어부(13)로부터 위상차 검출 동작의 지시가 공급되고 있는 경우, 이미지 센서(14)에서의 위상차 검출 화소로부터의 출력 신호에 의거하여, 위상차를 검출하기 위한 데이터(위상차 검출용 데이터)를 생성하여, 위상차 검출부(18)에 공급한다.When an instruction for the phase difference detection operation is supplied from the control section 13, the signal processing section 15 generates data (hereinafter referred to as " phase difference detection data ") for detecting the phase difference based on the output signal from the phase difference detection pixel in the image sensor 14 And outputs the generated data to the phase difference detecting section 18. [

기억부(16)는, 신호 처리부(15)로부터 공급된 화상 데이터를 기록한다. 기억부(16)는, 예를 들면, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 디스크나 메모리 카드 등의 반도체 메모리 등, 하나 또는 복수의 리무버블한 기록 매체로서 구성된다. 이들의 기록 매체는, 전자 기기(1)에 내장되도록 하여도 좋고, 전자 기기(1)로부터 착탈 가능하게 하도록 하여도 좋다.The storage unit 16 records the image data supplied from the signal processing unit 15. [ The storage unit 16 is configured as one or a plurality of removable recording media such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a semiconductor memory such as a memory card. These recording media may be incorporated in the electronic device 1 or may be detachable from the electronic device 1. [

표시부(17)는, 신호 처리부(15)로부터 공급된 화상 데이터에 의거하여, 화상을 표시한다. 예를 들면, 표시부(17)는, 신호 처리부(15)로부터 라이브 뷰 화상 데이터가 공급된 경우, 라이브 뷰 화상을 표시한다. 표시부(17)는, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 유기 EL(Electro-Luminescence) 디스플레이 등에 의해 실현된다.The display unit 17 displays an image on the basis of the image data supplied from the signal processing unit 15. [ For example, when the live view image data is supplied from the signal processing unit 15, the display unit 17 displays a live view image. The display unit 17 is realized by, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro-Luminescence) display.

위상차 검출부(18)는, 신호 처리부(15)로부터 공급된 위상차 검출용 데이터에 의거하여, 포커스의 어긋남의 양(디포커스량)를 산출함으로써, 포커스를 맞추는 대상의 물체(합초 대상물)에 대해 포커스가 맞아 있는지의 여부를 판정한다. 위상차 검출부(18)는, 포커스 에어리어에서의 물체에 포커스가 맞아 있는 경우, 합초하고 있음을 나타내는 정보를 합초 판정 결과로서, 구동부(19)에 공급한다. 또한, 위상차 검출부(18)는, 합초 대상물에 포커스가 맞지 않은 경우, 산출한 디포커스량을 나타내는 정보를 합초 판정 결과로서, 구동부(19)에 공급한다.The phase difference detection section 18 calculates the amount of focus shift (defocus amount) based on the phase difference detection data supplied from the signal processing section 15 to calculate the focus (focus point) Is correct. The phase difference detecting section 18 supplies information indicating that the focus is focused on an object in the focus area to the drive section 19 as the in-focus determination result. Further, the phase difference detecting section 18 supplies information indicating the calculated defocus amount to the driving section 19 as the in-focus determination result when the focusing object is out of focus.

구동부(19)는, 줌렌즈(21), 조리개(22), 및 포커스 렌즈(23)를 구동시킨다. 예를 들면, 구동부(19)는, 위상차 검출부(18)로부터 공급된 합초 판정 결과에 의거하여, 포커스 렌즈(23)의 구동량을 산출하고, 그 산출한 구동량에 응하여 포커스 렌즈(23)를 이동시킨다.The driving unit 19 drives the zoom lens 21, the diaphragm 22, and the focus lens 23. For example, the drive unit 19 calculates the drive amount of the focus lens 23 based on the in-focus determination result supplied from the phase difference detection unit 18, and calculates the drive amount of the focus lens 23 in response to the calculated drive amount .

구체적으로는, 구동부(19)는, 포커스가 맞아 있는 경우에는, 포커스 렌즈(23)의 현재의 위치를 유지시킨다. 또한, 구동부(19)는, 포커스가 맞지 않은 경우에는, 디포커스량을 나타내는 합초 판정 결과 및 포커스 렌즈(23)의 위치에 의거하여 구동량(이동 거리)를 산출하고, 그 구동량에 응하여 포커스 렌즈(23)를 이동시킨다.More specifically, the drive unit 19 maintains the current position of the focus lens 23 when the focus is correct. When the focus is not correct, the drive unit 19 calculates the drive amount (movement distance) based on the in-focus determination result indicating the defocus amount and the position of the focus lens 23, The lens 23 is moved.

[이미지 센서의 구성례][Configuration example of image sensor]

도 2는, 이미지 센서(14)의 구성례를 도시하는 블록도이다.2 is a block diagram showing a configuration example of the image sensor 14.

이미지 센서(14)는, 화소 어레이부(111), 수직 구동부(112), 칼럼 처리부(113), 수평 구동부(114), 및 시스템 제어부(115)로 구성된다. 화소 어레이부(111), 수직 구동부(112), 칼럼 처리부(113), 수평 구동부(114), 및 시스템 제어부(115)는, 도시하지 않은 반도체 기판(칩)상에 형성되어 있다.The image sensor 14 includes a pixel array unit 111, a vertical driving unit 112, a column processing unit 113, a horizontal driving unit 114, and a system control unit 115. The pixel array unit 111, the vertical driving unit 112, the column processing unit 113, the horizontal driving unit 114 and the system control unit 115 are formed on a semiconductor substrate (chip) not shown.

화소 어레이부(111)에는, 상술한 촬상 화소 및 위상차 검출 화소가 행렬형상으로 2차원 배치되어 있다. 또한, 이하에서는, 촬상 화소 및 위상차 검출 화소를, 단지 「화소」라고도 한다.In the pixel array unit 111, the above-described imaging pixels and phase difference detection pixels are two-dimensionally arranged in a matrix form. In the following description, the picked-up pixels and the phase difference detecting pixels are also referred to simply as " pixels ".

화소 어레이부(111)에는 또한, 행렬형상의 화소 배열에 대해 행마다 화소 구동선(116)이 도면의 좌우 방향(화소행의 화소의 배열 방향)에 따라 형성되고, 열마다 수직 신호선(117)이 도면의 상하 방향(화소열의 화소의 배열 방향)에 따라 형성되어 있다. 화소 구동선(116)의 일단은, 수직 구동부(112)의 각 행에 대응한 출력단에 접속되어 있다.In the pixel array unit 111, pixel drive lines 116 are formed in the horizontal direction (pixel array direction of the pixel rows) for each row with respect to the pixel array in the form of a matrix, vertical signal lines 117 are provided for each column, (In the arrangement direction of the pixels in the pixel column) in the drawing. One end of the pixel drive line 116 is connected to an output terminal corresponding to each row of the vertical drive unit 112.

수직 구동부(112)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(111)의 각 화소를, 구동 신호에 의해, 전 화소 동시 또는 행 단위 등으로 구동하는 화소 구동부이다. 수직 구동부(112)는, 그 구체적인 구성에 관해서는 도시를 생략하지만, 판독 주사계와 소출(掃出) 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.The vertical driver 112 is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and is a pixel driver that drives each pixel of the pixel array unit 111 by a drive signal, in all pixels or on a row-by-row basis. Although not shown, the vertical driving unit 112 has a structure having two scanning systems, that is, a reading scanning system and a scanning scanning system.

판독 주사계는, 화소로부터 신호를 판독하기 위해, 화소 어레이부(111)의 화소를 행 단위로 차례로 선택 주사한다. 행 구동(롤링 셔터 동작)의 경우, 소출에 대해서는, 판독 주사계에 의해 판독 주사가 행하여지는 판독 행에 대해, 그 판독 주사보다도 셔터 스피드의 시간분만큼 선행하여 소출 주사가 행하여진다. 또한, 글로벌 노광(글로벌 셔터 동작)의 경우는, 일괄 전송보다도 셔터 스피드의 시간분만큼 선행하여 일괄 소출이 행하여진다.The read scanning system selectively scans the pixels of the pixel array unit 111 row by row in order to read signals from the pixels. In the case of the row driving (rolling shutter operation), the extractions are performed prior to the time of the shutter speed with respect to the readout row in which the readout scanning is performed by the readout scanning system with respect to the extinction. In the case of the global exposure (global shutter operation), batch ejection is performed precedently by the shutter speed time before the batch transfer.

이 소출에 의해, 판독 행의 화소의 광전 변환 소자로부터 불필요한 전하가 소출된다(리셋된다). 그리고, 불필요 전하의 소출(리셋)에 의해, 이른바 전자 셔터 동작이 행하여진다. 여기서, 전자 셔터 동작이란, 광전 변환 소자의 전하를 버리고, 새롭게 노광을 시작하는(전하의 축적을 시작하는) 동작인 것을 말한다.By this extraction, unnecessary electric charges are extracted (reset) from the photoelectric conversion elements of the pixels in the readout row. Then, a so-called electronic shutter operation is performed by the extraction (reset) of unnecessary electric charges. Here, the electronic shutter operation refers to an operation of discarding the charge of the photoelectric conversion element and starting a new exposure (accumulation of charge).

판독 주사계에 의한 판독 동작에 의해 판독된 신호는, 그 직전의 판독 동작 또는 전자 셔터 동작 이후에 입사한 광량에 대응하는 것이다. 행 구동의 경우는, 직전의 판독 동작에 의한 판독 타이밍 또는 전자 셔터 동작에 의한 소출 타이밍으로부터, 급회의 판독 동작에 의한 판독 타이밍까지의 기간이, 화소에서의 전하의 축적 시간(노광 기간)이 된다. 글로벌 노광의 경우는, 일괄 소출부터 일괄 전송까지의 기간이 축적 시간(노광 기간)이 된다.The signal read by the reading operation by the reading scanning system corresponds to the amount of light incident after the immediately preceding reading operation or the electronic shutter operation. In the case of the row driving, the period from the discharge timing by the immediately preceding read operation or the discharge timing by the electronic shutter operation to the read timing by the rapid read operation becomes the accumulation time (exposure period) of the charge in the pixel . In the case of global exposure, the period from batch ejection to batch transfer is the accumulation time (exposure period).

수직 구동부(112)에 의해 선택 주사된 화소행의 각 화소로부터 출력되는 화소 신호는, 수직 신호선(117)의 각각을 통하여 칼럼 처리부(113)에 공급된다. 칼럼 처리부(113)는, 화소 어레이부(111)의 화소열마다, 선택행의 각 화소로부터 수직 신호선(117)을 통하여 출력되는 화소 신호에 대해 소정의 신호 처리를 행함과 함께, 신호 처리 후의 화소 신호를 일시적으로 유지하거나, 신호 처리부(15)(도 1)에 공급한다.The pixel signals output from the pixels of the pixel rows selected and scanned by the vertical driver 112 are supplied to the column processor 113 through the respective vertical signal lines 117. The column processing section 113 performs predetermined signal processing for each pixel column of the pixel array section 111 from the pixels of the selected row through the vertical signal line 117 and outputs the pixel signals after the signal processing Temporarily holds the signal or supplies it to the signal processing unit 15 (Fig. 1).

구체적으로는, 칼럼 처리부(113)는, 신호 처리로서 적어도, 노이즈 제거 처리, 예를 들면 CDS(Correlated Double Sampling ; 상관 이중 샘플링) 처리를 행한다. 이 칼럼 처리부(113)에 의한 CDS 처리에 의해, 리셋 노이즈나 증폭 트랜지스터의 임계치 편차 등의 화소 고유의 고정 패턴 노이즈가 제거된다. 칼럼 처리부(113)에 노이즈 제거 처리 이외에, 예를 들면, A/D(Analog/Digital) 변환 기능을 갖게 하여, 신호 레벨을 디지털 신호로 출력하는 것도 가능하다.Specifically, the column processor 113 performs at least noise removal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) processing as signal processing. The CDS processing by the column processing unit 113 removes the fixed pattern noise inherent to the pixels such as the reset noise and the threshold deviation of the amplifying transistor. It is also possible to provide the column processor 113 with an A / D (Analog / Digital) conversion function in addition to the noise removal processing, for example, and output the signal level as a digital signal.

수평 구동부(114)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 칼럼 처리부(113)의 화소열에 대응하는 단위 회로를 순번대로 선택한다. 이 수평 구동부(114)에 의한 선택 주사에 의해, 칼럼 처리부(113)에서 신호 처리된 화소 신호가 순번대로 신호 처리부(118)에 출력된다.The horizontal driving section 114 is constituted by a shift register, an address decoder, and the like, and sequentially selects the unit circuits corresponding to the pixel columns of the column processing section 113. By the selective scanning by the horizontal driving unit 114, the pixel signals subjected to the signal processing in the column processing unit 113 are outputted to the signal processing unit 118 in order.

시스템 제어부(115)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터 등에 의해 구성되고, 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로 수직 구동부(112), 칼럼 처리부(113) 및 수평 구동부(114) 등의 구동 제어를 행한다.The system control unit 115 includes a vertical driving unit 112, a column processing unit 113, and a horizontal driving unit 114 based on various timing signals generated by a timing generator, such as a timing generator for generating various timing signals, And the like.

[화소 어레이부의 화소 배치][Pixel Arrangement of Pixel Array Unit]

다음에, 도 3을 참조하여, 화소 어레이부(111)의 화소 배치에 관해 설명한다.Next, the pixel arrangement of the pixel array unit 111 will be described with reference to Fig.

도 3에서는, 왼쪽부터 오른쪽으로 향하는 방향(행방향)을 X방향, 아래로부터 위로 향하는 방향(열방향)을 Y방향, 속(奧)으로부터 앞을 향하는 방향을 Z방향이라고 한다.In FIG. 3, the direction from the left to the right (row direction) is referred to as X direction, the direction from bottom to top (column direction) is referred to as Y direction, and the direction from the inside to the front is referred to as Z direction.

도 3에 도시되는 바와 같이, 화소 어레이부(111)에는, 복수의 촬상 화소(121)가, XY 평면상에 행렬형상으로 2차원 배치되어 있다. 촬상 화소(121)는, R화소, G화소, 및 B화소로 이루어지고, 이들은, 베이어 배열에 따라 규칙적으로 배치되어 있다.As shown in Fig. 3, in the pixel array section 111, a plurality of imaging pixels 121 are arranged two-dimensionally in a matrix form on an XY plane. The image pickup pixel 121 is composed of R pixels, G pixels, and B pixels, which are regularly arranged in accordance with the Bayer arrangement.

또한, 화소 어레이부(111)에는, 행렬형상으로 2차원 배치된 복수의 촬상 화소(121)의 중에, 복수의 위상차 검출 화소(122)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122)는, 그 수광 영역의 X방향 우측이 차광된 A화소와, 수광 영역의 X방향 좌측이 차광된 B화소로 이루어지고, 이들의 화소가, 화소 어레이부(111)에서의 화소행 중의 소정의 1행에서, 촬상 화소(121)의 일부를 치환함으로써, 특정한 패턴으로 규칙적으로(도 3의 경우, A화소와 B화소가 교대로)배치되어 있다.In the pixel array unit 111, a plurality of phase difference detection pixels 122 are arranged in a plurality of imaging pixels 121 two-dimensionally arranged in a matrix. Specifically, the phase difference detecting pixel 122 is composed of an A pixel whose right side in the X direction of the light receiving region is shielded and a B pixel whose left side in the X direction of the light receiving region is shielded, Pixels A and B are alternately arranged in a specific pattern regularly (in the case of FIG. 3, A pixels and B pixels are alternately arranged) by replacing a part of the imaging pixels 121 in a predetermined one of the pixel rows in the pixel rows in the pixels 111 in FIG.

또한, 도 3에 도시된, 화소 어레이부(111)에서의 촬상 화소(121) 및 위상차 검출 화소(122)의 배치는, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 다른 패턴으로 배치되도록 하여도 좋다. 예를 들면, 화소 어레이부(111)의 2행분의 폭으로 A화소와 B화소를 배치하여도 좋다. 또한, 위상차 검출 화소(122)를, 그 수광 영역의 Y방향 상측이 차광된 A화소와, 수광 영역의 Y방향 하측이 차광된 B화소에 의해 구성하고, 그들을 Y방향(열방향)으로 배치하여도 좋다.The arrangement of the imaging pixels 121 and the phase difference detecting pixels 122 in the pixel array unit 111 shown in Fig. 3 is not limited to this, and may be arranged in different patterns. For example, the A pixel and the B pixel may be arranged at the width of two rows of the pixel array unit 111. [ In addition, the phase difference detecting pixel 122 is constituted by the A pixel whose upper side in the Y direction of the light receiving region is shielded and the B pixel whose lower side of the light receiving region is shielded by the Y direction, and arranged in the Y direction (column direction) It is also good.

[전자 기기의 촬상 처리에 관해][Regarding image pickup processing of electronic apparatus]

여기서, 도 4의 플로 차트를 참조하여, 전자 기기(1)에 의한 촬상 처리에 관해 설명한다.Here, the image pickup processing by the electronic apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of Fig.

도 4의 촬상 처리는, 전자 기기(1)의 전원이 온 되면 시작된다. 이때, 표시부(17)에는, 라이브 뷰 화상이나 도시하지 않은 측광부에 의해 측광된 휘도 정보 등이 표시된다.The image pickup processing of Fig. 4 starts when the electronic apparatus 1 is powered on. At this time, on the display unit 17, a live view image or luminance information photometrically photographed by a photometry unit (not shown) is displayed.

스텝 S11에서, 신호 처리부(15)는, 이미지 센서(14)로부터 위상차 검출 화소(122)의 화소 데이터(출력 신호)를 판독한다. 이때, 위상차 검출 화소(122)의 A화소의 화소 데이터와 B화소의 화소 데이터의 각각이, 동시에 판독되어도 좋고, 다른 타이밍에서 판독되어도 좋다. 신호 처리부(15)는, 판독한 출력 신호에 의거하여, 위상차 검출용 데이터를 생성하고, 위상차 검출부(18)에 공급한다.In step S11, the signal processing unit 15 reads the pixel data (output signal) of the phase difference detecting pixel 122 from the image sensor 14. [ At this time, each of the pixel data of the A pixel and the pixel data of the B pixel of the phase difference detecting pixel 122 may be read simultaneously or at different timings. The signal processing section 15 generates data for phase difference detection based on the readout output signal and supplies it to the phase difference detecting section 18. [

스텝 S12에서, 위상차 검출부(18)는, 신호 처리부(15)로부터 공급된 위상차 검출용 데이터에 의거하여, 디포커스량을 산출한다.In step S12, the phase difference detecting section 18 calculates the defocus amount on the basis of the phase difference detecting data supplied from the signal processing section 15.

스텝 S13에서, 위상차 검출부(18)는, 산출한 디포커스량의 절대치가, 소정의 값보다 작은지의 여부를 판정함에 의해, 합초 대상물에 대해 포커스가 맞아 있는지의 여부를 판정한다.In step S13, the phase difference detecting section 18 determines whether or not the focused object is in focus by determining whether or not the absolute value of the calculated defocus amount is smaller than a predetermined value.

스텝 S13에서, 포커스가 맞지 않았다고 판정된 경우, 위상차 검출부(18)는, 산출한 디포커스량을 나타내는 정보를 합초 판정 결과로서, 구동부(19)에 공급하고, 처리는 스텝 S14로 진행한다.If it is determined in step S13 that the focus is not correct, the phase difference detecting section 18 supplies information indicating the calculated defocus amount to the drive section 19 as the in-focus determination result, and the process proceeds to step S14.

스텝 S14에서, 구동부(19)는, 디포커스량을 나타내는 합초 판정 결과, 및, 현재의 포커스 렌즈(23)의 위치에 의거하여 구동량(이동 거리)를 산출하고, 그 구동량에 응하여 포커스 렌즈(23)를 이동시킨다. 그 후, 처리는 스텝 S11로 되돌아와, 그 이후의 처리가 반복된다.In step S14, the drive unit 19 calculates a drive amount (movement distance) based on the in-focus determination result indicating the defocus amount and the current position of the focus lens 23, (23). Thereafter, the process returns to step S11, and the subsequent processes are repeated.

한편, 스텝 S13에서, 포커스가 맞아 있다고 판정된 경우, 위상차 검출부(18)는, 합초하고 있음을 나타내는 정보를 합초 판정 결과로서, 구동부(19)에 공급하고, 처리는 스텝 S15로 진행한다. 이때, 구동부(19)는, 포커스 렌즈(23)의 현재의 위치를 유지시킨다.On the other hand, if it is determined in step S13 that the focus is right, the phase difference detecting section 18 supplies the information indicating that the focus detection section 18 is focusing on the drive section 19 as the in-focus determination result, and the process proceeds to step S15. At this time, the driving unit 19 holds the current position of the focus lens 23.

스텝 S15에서, 조작부(12)는, 셔터 버튼이 조작되었는지의 여부를 판정한다. 스텝 S15에서, 셔터 버튼이 조작되지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S11로 되돌아와, 그 이후의 처리가 반복된다.In step S15, the operation unit 12 determines whether or not the shutter button has been operated. If it is determined in step S15 that the shutter button has not been operated, the process returns to step S11, and the processes thereafter are repeated.

한편, 스텝 S15에서, 셔터 버튼이 조작되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S16으로 진행하고, 신호 처리부(15)는, 이미지 센서(14)로부터 전 화소의 화소 데이터(출력 신호)를 판독한다. 이때, 적어도 촬상 화소(121)의 화소 데이터는, 전하의 축적과 유지가 동시에 행하여진 후, 행마다 판독된다. 그리고, 신호 처리부(15)는, 판독 출력 신호에 의거하여, 정지화상 데이터를 생성하고, 흑레벨 보정, 결함 보정, 셰이딩 보정, 혼색 보정 등을 행하고, 스텝 S17에서, 기억부(16)에 기억시킨다.On the other hand, if it is determined in step S15 that the shutter button has been operated, the process proceeds to step S16, and the signal processing section 15 reads pixel data (output signal) of all the pixels from the image sensor 14. [ At this time, at least the pixel data of the image pickup pixel 121 is read out for each row after accumulation and maintenance of the charge are performed at the same time. The signal processing unit 15 generates still image data on the basis of the readout output signal and performs black level correction, defect correction, shading correction, color mixing correction, and the like. In step S17, .

이상의 처리에 의하면, 글로벌 셔터 기능에 의해 동시성이 유지되고, 위상차 AF 기능에 의해 핀트가 안 맞아 흐려지는 일이 없는 화상을 얻을 수 있다.According to the above processing, it is possible to obtain an image in which the simultaneousness is maintained by the global shutter function, and the image is not blurred due to the misalignment due to the phase difference AF function.

이하에서는, 상술한 바와 같이 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능의 실현을 양립시키는 화소 어레이부(111)에서의 촬상 화소(121) 및 위상차 검출 화소(122)의 구성 및 동작에 관해 상세히 기술한다.Hereinafter, the configuration and operation of the imaging pixel 121 and the phase difference detecting pixel 122 in the pixel array unit 111 that both realize the global shutter function and the phase difference AF function will be described in detail.

[촬상 화소의 구성례][Configuration example of imaging pixel]

우선, 도 5 및 도 6을 참조하여, 촬상 화소(121)의 구성례에 관해 설명한다. 도 5는, 촬상 화소(121)의 상면도를 도시하고 있고, 도 6은, 도 5 우측의 파선(a-a')으로의 촬상 화소(121)의 단면도를 도시하고 있다.First, a configuration example of the imaging pixel 121 will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig. Fig. 5 shows a top view of the imaging pixel 121, and Fig. 6 shows a cross-sectional view of the imaging pixel 121 taken on the broken line a-a 'on the right side in Fig.

도 5 좌측에 도시되는 바와 같이, 촬상 화소(121)는, 포토 다이오드(PD)(201), 메모리부(MEM)(202), 제1 전송 게이트(203), 부유 확산 영역(FD)(204), 제2 전송 게이트(205), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 선택 트랜지스터(208), 및 전하 배출부(209)를 구비하고 있다.5, the imaging pixel 121 includes a photodiode (PD) 201, a memory portion (MEM) 202, a first transfer gate 203, a floating diffusion region FD (204) A second transfer gate 205, a reset transistor 206, an amplification transistor 207, a selection transistor 208, and a charge discharging portion 209. [

포토 다이오드(201)는, 예를 들면, N형 기판에 형성되는 P형 웰층에 대해, P형층을 기판 표면측에 형성하여 N형 매입층을 매입함에 의해 형성된다.The photodiode 201 is formed by, for example, forming a P-type layer on the substrate surface side and embedding the N-type embedded layer in the P-type well layer formed on the N-type substrate.

메모리부(202)는, 본 기술에서의 전하 축적부로서 형성되고, 전하를 유지하는 전하 유지부로서 기능한다. 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)는, X방향(행방향)으로 나열하여 형성된다.The memory unit 202 is formed as a charge storage unit in this technique, and functions as a charge storage unit for holding charges. The photodiode 201 and the memory section 202 are formed in the X direction (row direction).

제1 전송 게이트(203)는, 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 전극과 절연막을 포함하도록 구성된다. 제1 전송 게이트(203)는, 절연막을 통하여, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)와의 사이, 및 메모리부(202)의 상부를 덮도록 형성되고, 도시하지 않은 콘택트를 통하여 게이트 전극에 구동 신호(TRX)가 인가됨에 의해, 포토 다이오드(201)에 축적되어 있는 전하를, 메모리부(202)에 전송한다.The first transfer gate 203 is configured to include a gate electrode made of polysilicon and an insulating film. The first transfer gate 203 is formed to cover the upper portion of the memory portion 202 and between the photodiode 201 and the memory portion 202 through the insulating film and is connected to the gate electrode through a contact The charge accumulated in the photodiode 201 is transferred to the memory unit 202 when the drive signal TRX is applied.

제2 전송 게이트(205)는, 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 전극과 절연막을 포함하도록 구성된다. 제2 전송 게이트(205)는, 절연막을 통하여, 메모리부(202)와 부유 확산 영역(204)과의 사이를 덮도록 형성되고, 도시하지 않은 콘택트를 통하여 게이트 전극에 구동 신호(TRG)가 인가됨에 의해, 메모리부(202)에 축적되어 있는 전하를, 부유 확산 영역(204)에 전송한다.The second transfer gate 205 is configured to include a gate electrode made of polysilicon and an insulating film. The second transfer gate 205 is formed to cover the space between the memory portion 202 and the floating diffusion region 204 through an insulating film and a drive signal TRG is applied to the gate electrode through a contact The charge accumulated in the memory unit 202 is transferred to the floating diffusion region 204. [

리셋 트랜지스터(206)는, 도시하지 않은 전원과 부유 확산 영역(204)과의 사이에 접속되어 있고, 게이트 전극에 구동 신호(RST)가 인가됨에 의해 부유 확산 영역(204)을 리셋한다.The reset transistor 206 is connected between a power supply (not shown) and the floating diffusion region 204, and resets the floating diffusion region 204 by applying the driving signal RST to the gate electrode.

증폭 트랜지스터(207)는, 드레인 전극이 도시하지 않은 전원에 접속되고, 게이트 전극이 부유 확산 영역(204)에 접속되어 있고, 부유 확산 영역(204)의 전압을 판독한다.In the amplifying transistor 207, a drain electrode is connected to a power source (not shown), and a gate electrode is connected to the floating diffusion region 204, and the voltage of the floating diffusion region 204 is read.

선택 트랜지스터(208)는, 예를 들면, 드레인 전극이 증폭 트랜지스터(207)의 소스 전극에, 소스 전극이 수직 신호선(116)(도 2)에 각각 접속되어 있고, 게이트 전극에 구동 신호(SEL)가 인가됨으로써, 화소 신호를 판독하여야 할 화소를 선택한다.In the selection transistor 208, for example, the drain electrode is connected to the source electrode of the amplifying transistor 207, the source electrode is connected to the vertical signal line 116 (Fig. 2), the driving signal SEL is applied to the gate electrode, The pixel to read the pixel signal is selected.

전하 배출부(209)는, 노광 시작시에 게이트 전극에 구동 신호(OFG)가 인가됨으로써, 포토 다이오드(201)에 축적된 전하를 N형층의 드레인에 배출한다.The charge discharging portion 209 discharges the charges accumulated in the photodiode 201 to the drain of the n-type layer by applying the driving signal OFG to the gate electrode at the start of exposure.

또한, 도 5 우측에 도시되는 바와 같이, 촬상 화소(121)는, 예를 들면 텅스텐(W)으로 이루어지는 차광막(210)를 구비한다. 차광막(210)은, 메모리부(202)를 차광하도록 형성되어 있고, 차광막(210)에는, 포토 다이오드(201)에 광(피사체광)을 수광시키기 위한 개구부(211)와, 제2 전송 게이트(205)내지 전하 배출부(209)의 게이트 전극과 배선(214)(도 6)을 콘택트로 접속하기 위한 개구부(212)가 마련되어 있다.5, the image pickup pixel 121 includes a light shielding film 210 made of, for example, tungsten (W). The light shielding film 210 is formed so as to shield the memory unit 202. The light shielding film 210 is provided with an opening 211 for receiving light (object light) to the photodiode 201, 205 to the gate electrode of the charge discharging portion 209 and the wiring 214 (FIG. 6) by contact.

또한, 촬상 화소(121)는, 가장 상층에, 온 칩 렌즈(213)를 구비하고 있다. 온 칩 렌즈(213)는, 그 광축이, 개구부(211)(포토 다이오드(201)의 수광 영역)의 중심과 일치하도록 형성되어 있다.The imaging pixel 121 has an on-chip lens 213 on the uppermost layer. The on-chip lens 213 is formed so that its optical axis coincides with the center of the opening 211 (light-receiving area of the photodiode 201).

또한, 도 6에 도시되는 바와 같이, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 하층에는, R화소, G화소, 및 B화소에 응한 분광 특성을 갖는 컬러 필터(215)가 형성되어 있다.6, a color filter 215 having spectral characteristics corresponding to R pixels, G pixels, and B pixels is formed in the lower layer of the on-chip lens 213 in the image pickup pixel 121 have.

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

다음에, 도 7 및 도 8을 참조하여, 위상차 검출 화소(122)의 구성례에 관해 설명한다. 도 7은, 위상차 검출 화소(122) 중의, 우측 차광된 위상차 검출 화소(122A)(A화소), 및 좌측 차광된 위상차 검출 화소(122B)(B화소) 각각의 상면도를 도시하고 있고, 도 8은, 도 7의 파선(a-a', b-b')에서의 위상차 검출 화소(122A, B) 각각의 단면도를 도시하고 있다.Next, a configuration example of the phase difference detecting pixel 122 will be described with reference to Figs. 7 and 8. Fig. 7 shows a top view of each of the right shielded phase difference detection pixel 122A (A pixel) and the left shielded phase difference detection pixel 122B (B pixel) in the phase difference detection pixel 122, 8 is a cross-sectional view of each of the phase difference detecting pixels 122A, B in broken lines (a-a ', b-b') in Fig.

또한, 도 7 및 도 8에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하는 촬상 화소(121)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description will be omitted with respect to the portions formed in the same manner as the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Figs. 7 and 8 and the imaging pixels 121 described with reference to Figs. 5 and 6 do.

위상차 검출 화소(122A)에서, 차광막(210)은, 메모리부(202)를 차광하도록 형성되어 있고, 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서, 차광막(210)은, 포토 다이오드(201)를 차광하도록 형성되어 있고, 메모리부(202)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221B)가 마련되어 있다.In the phase difference detecting pixel 122A, the light shielding film 210 is formed so as to shield the memory portion 202, and the photodiode 201 is provided with an opening 221A for receiving light. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, the light shielding film 210 is formed so as to shield the photodiode 201, and the memory portion 202 is provided with an opening 221B for receiving light.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(포토 다이오드(201)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 has the optical axis and the sides of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (the side of the photodiode 201) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122)(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122 (122A and 122B), the openings 221A and 221B of the light shielding film 210 are formed by the phase difference detecting pixels 122A and 122B with respect to the optical axis of the on- Are arranged symmetrically with respect to each other in the X direction in which they are arranged.

또한, 위상차 검출 화소(122)에서의 온 칩 렌즈(222)의 위치는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 위치와는 다르지만, 위상차 검출 화소(122)에서의 온 칩 렌즈(222)의 크기는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 크기와 동일한 것이 바람직하다.The position of the on-chip lens 222 in the phase difference detection pixel 122 differs from the position of the on-chip lens 213 in the image pickup pixel 121, The size of the on-chip lens 222 in the imaging pixel 121 is preferably the same as the size of the on-chip lens 213 in the imaging pixel 121.

또한, 도 8에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122)에서의 온 칩 렌즈(222)의 하층에는, 컬러 필터는 형성되지 않는다.8, no color filter is formed on the lower layer of the on-chip lens 222 in the phase difference detecting pixel 122. [

이상의 구조에 의하면, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.According to the above structure, in the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

다음에, 촬상 화소(121) 및 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작에 관해 설명한다.Next, the operation of the imaging pixel 121 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B will be described.

[촬상 화소의 동작에 관해][Regarding the operation of the imaging pixel]

우선, 도 9를 참조하여, 촬상 화소(121)의 동작에 관해 설명한다. 도 9를 참조하여 설명하는 촬상 화소(121)의 동작(구동)는, 촬상 화상이 생성될 때에 행하여진다.First, the operation of the imaging pixel 121 will be described with reference to Fig. The operation (driving) of the imaging pixel 121 described with reference to Fig. 9 is performed when a captured image is generated.

도 9 상단에는, 촬상 화소(121)의 선택 트랜지스터(208), 리셋 트랜지스터(206), 제1 전송 게이트(203), 제2 전송 게이트(205), 및 전하 배출부(209) 각각에 인가되는 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트가 도시되어 있다.At the top of FIG. 9, a selection transistor 208, a reset transistor 206, a first transfer gate 203, a second transfer gate 205, and a charge discharge section 209, which are respectively applied to the selection transistor 208, A timing chart showing a driving signal is shown.

또한, 도 9 하단에는, 도 9 상단의 타이밍 차트에서의 시각(t1 내지 t4)에서의 촬상 화소(121)의 포텐셜도가 도시되어 있다.9 shows the potential of the imaging pixel 121 at the time (t1 to t4) in the timing chart at the top of Fig.

시각(t1)에서는, 모든 촬상 화소(121)에서, 입사광량에 응한 전하가 포토 다이오드(PD)(201)에 축적된다.At time t1, charge corresponding to the amount of incident light is accumulated in the photodiode (PD) 201 in all the imaging pixels 121.

그 후, 모든 구동 신호가 오프 된 상태에서, 구동 신호(RST)가 온 되고, 구동 신호(TRG)가 온 된 후, 시각(t2)에서, 구동 신호(TRX)가 온 되면, 포토 다이오드(201)에 축적된 전하가, 메모리부(MEM)(202)에 전송된다.When the drive signal TRX is turned on at time t2 after all the drive signals are turned off and the drive signal RST is turned on and the drive signal TRG is turned on, ) Is transferred to the memory unit (MEM)

그 후, 구동 신호(TRX)가 오프 됨으로써, 메모리부(202)에 전하가 유지된 상태가 된다. 그리고, 구동 신호(RST)가 오프 됨과 함께, 구동 신호(OFG)가 온 된다. 도 9 상단의 타이밍 차트에 도시되는 바와 같이, 구동 신호(OFG)가 오프 되어 있는 기간이, 촬상 화소(121)에서의 축적 시간(T)이 된다.Thereafter, the drive signal TRX is turned off, whereby the state of the charge in the memory unit 202 is maintained. Then, the driving signal RST is turned off and the driving signal OFG is turned on. The period during which the drive signal OFG is OFF becomes the accumulation time T in the image pickup pixel 121 as shown in the timing chart at the top of FIG.

시각(t3)에서, 구동 신호(SEL, RST)가 온 되면, 포토 다이오드(201)에 전하가 축적되지 않는 상태가 된다.At time t3, when the drive signals SEL and RST are turned on, a state in which no charge is accumulated in the photodiode 201 is obtained.

시각(t4)에서, 구동 신호(TRG)가 온 되면, 메모리부(202)에 유지되어 있던 전하가, 부유 확산 영역(FD)(204)에 전송된다.At time t4, when the drive signal TRG is turned on, the charge held in the memory unit 202 is transferred to the floating diffusion region FD.

이상의 동작에 의하면, 촬상 화상을 생성할 때에, 모든 촬상 화소(121)에서의 전하의 축적을 동시에 행할 수 있기 때문에, 글로벌 셔터 기능을 실현하는 것이 가능해진다.According to the above operation, when the captured image is generated, the accumulation of the charges in all of the pixels 121 can be performed at the same time, so that the global shutter function can be realized.

[위상차 검출 화소(A화소)의 동작에 관해][Regarding Operation of Phase Difference Detection Pixel (A Pixel)

다음에, 도 10을 참조하여, 위상차 검출 화소(122A)(A화소)의 동작에 관해 설명한다. 도 10을 참조하여 설명하는 위상차 검출 화소(122A)의 동작(구동)은, 촬상 화상이 생성될 때에 행하여지는 외에, 위상차 검출할 때에 행하여진다.Next, the operation of the phase difference detecting pixel 122A (A pixel) will be described with reference to Fig. The operation (drive) of the phase difference detecting pixel 122A described with reference to Fig. 10 is performed when the captured image is generated, and in the phase difference detection.

도 10 상단에는, 위상차 검출 화소(122A)의 선택 트랜지스터(208), 리셋 트랜지스터(206), 제1 전송 게이트(203), 제2 전송 게이트(205), 및 전하 배출부(209) 각각에 인가되는 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트가 도시되어 있다.At the top of Fig. 10, the selection transistor 208, the reset transistor 206, the first transfer gate 203, the second transfer gate 205, and the charge discharging portion 209 of the phase difference detecting pixel 122A A timing chart showing a drive signal to be outputted is shown.

또한, 도 10 하단에는, 도 10 상단의 타이밍 차트에서의 시각(t11 내지 t14)에서의 위상차 검출 화소(122A)의 포텐셜도가 도시되어 있다.10 shows the potential diagram of the phase difference detecting pixel 122A at the time (t11 to t14) in the timing chart at the top of Fig.

또한, 도 10에 도시되는 위상차 검출 화소(122A)의 동작은, 도 9를 참조하여 설명한 촬상 화소(121)의 동작과 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.The operation of the phase difference detecting pixel 122A shown in Fig. 10 is the same as the operation of the imaging pixel 121 described with reference to Fig. 9, and a description thereof will be omitted.

단, 도 10 상단의 타이밍 차트에 도시되는, 위상차 검출 화소(122A)에서의 축적 시간(Ta)은, 도 9 상단의 타이밍 차트에 도시되는, 촬상 화소(121)에서의 축적 시간(T)과 동일하여도 좋고, 달라도 좋다.It is to be noted that the accumulation time Ta in the phase difference detecting pixel 122A shown in the timing chart at the top of Fig. 10 corresponds to the accumulation time T in the image pickup pixel 121 shown in the timing chart at the top of Fig. 9 May be the same or different.

[위상차 검출 화소(B화소)의 동작에 관해][Regarding the operation of the phase difference detecting pixel (B pixel)] [

다음에, 도 11을 참조하여, 위상차 검출 화소(122B)(B화소)의 동작에 관해 설명한다. 도 11을 참조하여 설명하는 위상차 검출 화소(122B)의 동작(구동)도 또한, 촬상 화상이 생성될 때에 행하여지는 외에, 위상차 검출할 때에 행하여진다.Next, the operation of the phase difference detecting pixel 122B (B pixel) will be described with reference to Fig. The operation (driving) of the phase difference detecting pixel 122B described with reference to Fig. 11 is also performed when a captured image is generated, and in phase difference detection.

도 11 상단에는, 위상차 검출 화소(122B)의 선택 트랜지스터(208), 리셋 트랜지스터(206), 제1 전송 게이트(203), 제2 전송 게이트(205), 및 전하 배출부(209) 각각에 인가되는 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트가 도시되어 있다.At the top of Fig. 11, the selection transistor 208, the reset transistor 206, the first transfer gate 203, the second transfer gate 205, and the charge discharging portion 209 of the phase difference detecting pixel 122B A timing chart showing a drive signal to be outputted is shown.

또한, 도 11 하단에는, 도 11 상단의 타이밍 차트에서의 시각(t21 내지 t24)에서의 위상차 검출 화소(122B)의 포텐셜도가 도시되어 있다.11 shows a potential diagram of the phase difference detecting pixel 122B at the time (t21 to t24) in the timing chart at the top of Fig.

구동 신호(OFG)가 항상 온 된 상태에서, 시각(t21)에서, 입사광량에 응한 전하가 메모리부(MEM)(202)에 축적된다. 구동 신호(OFG)가 항상 온 됨으로써, 포토 다이오드(PD)(201)에는 전하가 축적되지 않게 된다.The charge corresponding to the amount of incident light is accumulated in the memory unit (MEM) 202 at time t21 while the drive signal OFG is always on. The driving signal OFG is always turned on, so that charges are not accumulated in the photodiode (PD) 201.

그 후, 구동 신호(RST)가 온 되고, 구동 신호(TRG)가 온 되면, 메모리부(202)에 축적된 전하가 리셋된다.Thereafter, when the driving signal RST is turned on and the driving signal TRG is turned on, the charges accumulated in the memory unit 202 are reset.

시각(t22)에서는, 리셋된 후로부터의 입사광량에 응한 전하가 메모리부(202)에 축적된다.At time t22, the charge corresponding to the amount of incident light from after the reset is stored in the memory unit 202. [

구동 신호(RST)가 오프 된 후, 시각(23)에서, 구동 신호(SEL, RST)가 온 되면, 부유 확산 영역(FD)(204)이 리셋된다.When the drive signals SEL and RST are turned on at time 23 after the drive signal RST is turned off, the floating diffusion region FD 204 is reset.

시각(t24)에서, 구동 신호(TRG)가 온 되면, 메모리부(202)에 유지되어 있던 전하가, 부유 확산 영역(204)에 전송된다. 도 11 상단의 타이밍 차트에 도시되는 바와 같이, 메모리부(202)를 리셋하기 위해 구동 신호(TRG)가 온 된 후에, 시각(t24)에서 구동 신호(TRG)가 온 될 때까지의 기간이, 위상차 검출 화소(122B)에서의 축적 시간(Tb)이 된다.At time t24, when the drive signal TRG is turned on, the charge held in the memory unit 202 is transferred to the floating diffusion region 204. [ The period from the time t24 until the drive signal TRG is turned on after the drive signal TRG is turned on in order to reset the memory unit 202 as shown in the timing chart at the top of Fig. Becomes the accumulation time Tb in the phase difference detecting pixel 122B.

또한, 도 10에서 시각(t11 내지 t14)과, 도 11에서 시각(t21 내지 t24)은, 각각 동일 시각으로 할 수 있다.The time (t11 to t14) in Fig. 10 and the time (t21 to t24) in Fig. 11 can be set to the same time.

이상의 동작에 의하면, 위상차 검출을 행할 때, 위상차 검출 화소(122A)의 판독과, 위상차 검출 화소(122B)의 판독을 동시에 행할 수 있기 때문에, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)의 동시성을 유지하면서, 위상차 AF 기능을 실현하는 것이 가능해진다.According to the above operation, when the phase difference detection is performed, the reading of the phase difference detecting pixel 122A and the reading of the phase difference detecting pixel 122B can be performed at the same time. Therefore, in the phase difference detecting pixel 122A and the phase difference detecting pixel 122B It is possible to realize the phase difference AF function while maintaining the simultaneity.

또한, 위상차 검출 화소(122A)에서의 축적 시간(Ta)과, 위상차 검출 화소(122B)에서의 축적 시간(Tb)은, 개별적으로 설정되도록 할 수 있고, 각각의 화소의 감도(출력)에 응하여, 최적화하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A)의 감도와 축적 시간(Ta)과의 곱이, 위상차 검출 화소(122B)의 감도와 축적 시간(Tb)과의 곱과 동등하게 되도록, 즉,The accumulation time Ta in the phase difference detecting pixel 122A and the accumulation time Tb in the phase difference detecting pixel 122B can be set individually and can be set in accordance with the sensitivity , It is preferable to optimize. Specifically, it is preferable that the product of the sensitivity of the phase difference detecting pixel 122A and the accumulation time Ta is equal to the product of the sensitivity of the phase difference detecting pixel 122B and the accumulation time Tb,

(위상차 검출 화소(122A)의 감도) × (축적 시간(Ta)) (Sensitivity of the phase difference detecting pixel 122A) x (accumulation time Ta)

= (위상차 검출 화소(122B)의 감도) × (축적 시간(Tb)) = (Sensitivity of phase difference detecting pixel 122B) x (accumulation time Tb)

을 충족시키도록, 각각의 축적 시간이 설정되도록 한다.So that the respective accumulation times are set.

이에 의해, 위상차 검출에 사용되는 신호를, 한 쌍의 위상차 검출 화소 각각에서 균일하게 할 수 있고, 위상차 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 된다.Thereby, the signal used for the phase difference detection can be made uniform in each of the pair of phase difference detection pixels, and the precision of the phase difference detection can be improved.

이하에서는, 위상차 검출 화소의 변형례에 관해 설명한다.Hereinafter, a modification of the phase difference detection pixel will be described.

<변형례 1><Modification Example 1>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 12는, 위상차 검출 화소(122)의 다른 구성례를 도시하고 있다.12 shows another constitutional example of the phase difference detecting pixel 122. As shown in Fig.

또한, 도 12에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the portions formed in the same manner in the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 12 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 will be omitted.

도 12에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201)의 좌측의 개략 반분에 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 포토 다이오드(201)의 우측의 개략 반분에 개구부(221B)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 12, in the phase difference detecting pixel 122A, an opening 221A is provided in approximately half of the left side of the photodiode 201. [ On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, an opening 221B is provided approximately half of the right side of the photodiode 201. [

또한, 도 12에 도시되는 바와 같이, 개구부(221A, 221B)는, 그 Y방향의 길이가 가능한 한 길어지도록 형성되도록 한다. 구체적으로는, 개구부(221A, 221B)의 Y방향의 길이는, 촬상 화소(121)의 개구부(211)(도 5)의 Y방향의 길이보다도 긴 길이가 된다.Further, as shown in Fig. 12, the openings 221A and 221B are formed such that their length in the Y direction is made as long as possible. Specifically, the lengths of the openings 221A and 221B in the Y direction are longer than the length of the opening 211 (Fig. 5) of the imaging pixel 121 in the Y direction.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(포토 다이오드(201)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 has the optical axis and the sides of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (the side of the photodiode 201) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

또한, 도 12의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축이, 각각의 포토 다이오드(201)의 수광 영역의 중심과 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 도 12의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서의 온 칩 렌즈(222)의 위치는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 위치와 동일하게 된다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B in Fig. 12, the on-chip lens 222 is formed such that its optical axis coincides with the center of the light receiving area of each photodiode 201. [ That is, the position of the on-chip lens 222 in the phase difference detecting pixels 122A and 122B in Fig. 12 becomes the same as the position of the on-chip lens 213 in the imaging pixel 121. [

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 12에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 각각 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 12 are the same as those described with reference to Fig. 10, respectively.

<변형례 2><Modification Example 2>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 13은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 13 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

또한, 도 13에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the portions formed in the same manner in the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 13 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 will be omitted.

도 13에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)가, X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201)가 좌측에, 메모리부(202)가 우측에 형성되어 있음에 대해, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 메모리부(202)가 좌측에, 포토 다이오드(201)가 우측에 형성되어 있다.In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 13, the photodiode 201 and the memory portion 202 are formed at positions symmetrical to each other in the X direction. Specifically, in the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 is formed on the left side and the memory unit 202 is formed on the right side. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, And a photodiode 201 is formed on the right side.

도 13에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 그 좌측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 그 우측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221B)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 13, in the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 formed on the left side thereof is provided with an opening 221A for receiving light. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, the photodiode 201 formed on the right side thereof is provided with an opening 221B for receiving light.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(메모리부(202)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 has the optical axis and the sides of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 13에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operation of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 13 is the same as that described with reference to Fig.

<변형례 3><Modification 3>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 14는, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 14 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

또한, 도 14에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description will be omitted for the portions formed in the same manner in the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 14 and the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig.

도 14에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)나 메모리부(202) 등이, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)를 좌(左)로 90도 회전시킨 상태가 되도록 형성되어 있다. 즉, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서는, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)는 Y방향으로 나열하여 형성되어 있다.In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 14, the photodiode 201, the memory unit 202, and the like are provided with the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. As shown in Fig. That is, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the photodiode 201 and the memory portion 202 are arranged in the Y direction.

또한, 본 예에서는, 촬상 화소(121)에서도, 포토 다이오드(201)나 메모리부(202), 차광막(210)에서의 개구부(211)가, 도 5에 도시되는 촬상 화소(121)를 좌로 90도 회전시킨 상태가 되도록 형성되어 있다.In this example, also in the imaging pixel 121, the opening 211 in the photodiode 201, the memory unit 202, and the light shielding film 210 is set so that the imaging pixel 121 shown in Fig. As shown in Fig.

도 14에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202) 각각의 좌측의 개략 반분에 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202) 각각의 우측의 개략 반분에 개구부(221B)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 14, in the phase difference detecting pixel 122A, an opening 221A is provided in approximately half of the left side of the photodiode 201 and the memory portion 202, respectively. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, an opening 221B is provided in a roughly half of the right side of each of the photodiode 201 and the memory portion 202, respectively.

또한, 도 14에 도시되는 바와 같이, 개구부(221A, 221B)는, 그 Y방향의 길이가 가능한 한 길어지도록 형성되도록 한다.Further, as shown in Fig. 14, the openings 221A and 221B are formed such that their lengths in the Y direction are made as long as possible.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 is arranged such that the distance between its optical axis and the side of the right side of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A, Is formed at a position equal to the distance from the left side of the opening 221B in the detection pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

또한, 도 14의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축이, 각각의 포토 다이오드(201)의 수광 영역의 중심과 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 도 14의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서의 온 칩 렌즈(222)의 위치는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 위치와 동일하게 된다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B in Fig. 14, the on-chip lens 222 is formed so that its optical axis coincides with the center of the light receiving region of each photodiode 201. [ That is, the position of the on-chip lens 222 in the phase difference detection pixels 122A and 122B in Fig. 14 becomes the same as the position of the on-chip lens 213 in the image pickup pixel 121. [

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

여기서, 본 예에서의 촬상 화소(121) 및 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작에 관해 설명하는데, 촬상 화소(121)의 구동은, 도 9를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 되기 때문에, 그 설명은 생략한다.The operation of the imaging pixel 121 and the phase difference detection pixels 122A and 122B in this example will be described below. Since the driving of the imaging pixel 121 is similar to that described with reference to Fig. 9, It is omitted.

[위상차 검출 화소의 동작에 관해][Regarding the operation of the phase difference detecting pixel]

다음에, 도 15를 참조하여, 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작에 관해 설명한다. 본 예에서는, 위상차 검출 화소(122A, 122B) 함께 같은 동작을 한다.Next, the operation of the phase difference detection pixels 122A and 122B will be described with reference to Fig. In this example, the phase difference detection pixels 122A and 122B perform the same operation together.

도 15 상단에는, 위상차 검출 화소(122)(122A, 122B)의 선택 트랜지스터(208), 리셋 트랜지스터(206), 제1 전송 게이트(203), 제2 전송 게이트(205), 및 전하 배출부(209) 각각에 인가되는 구동 신호를 나타내는 타이밍 차트가 도시되어 있다.15, the selection transistor 208, the reset transistor 206, the first transfer gate 203, the second transfer gate 205, and the charge discharger (not shown) of the phase difference detecting pixels 122 (122A, 122B) 209 are shown.

또한, 도 15 하단에는, 도 15 상단의 타이밍 차트에서의 시각(t31 내지 t34)에서의 위상차 검출 화소(122)의 포텐셜도가 도시되어 있다.15 shows the potential diagram of the phase difference detecting pixel 122 at the time (t31 to t34) in the timing chart at the top of Fig.

시각(t31)에서는, 모든 위상차 검출 화소(122)에서, 입사광량에 응한 전하가 포토 다이오드(PD)(201) 및 메모리부(MEM)(202) 각각에 축적된다.At time t31, charge corresponding to the amount of incident light is accumulated in each of the photodiode (PD) 201 and the memory section (MEM) 202 in all the phase difference detecting pixels 122. [

그 후, 모든 구동 신호가 오프 된 상태에서, 구동 신호(RST)가 온 된 후, 시각(t32)에서, 구동 신호(TRX)가 온 되면, 포토 다이오드(201)에 축적된 전하가, 메모리부(202)에 전송된다.Thereafter, when the driving signal TRX is turned on at time t32 after all the driving signals are turned off and the driving signal RST is turned on, the charges accumulated in the photodiode 201 are supplied to the memory section (202).

또한, 시각(t31) 내지 시각(t32)에서, 구동 신호(TRG)는 온 되지 않기 때문에, 메모리부(202)의 전하는 리셋되지 않고, 시각(t32)에서는, 포토 다이오드(201)에 축적된 전하와 메모리부(202)에 축적된 전하가 합산된다.Since the drive signal TRG is not turned on at time t31 to time t32, the charge in the memory unit 202 is not reset, and at time t32, the charges accumulated in the photodiode 201 And the charge accumulated in the memory unit 202 are added.

그 후, 구동 신호(TRX)가 오프 됨으로써, 메모리부(202)에 전하가 유지된 상태가 된다. 그리고, 구동 신호(RST)가 오프 됨과 함께, 구동 신호(OFG)가 온 된다. 도 15 상단의 타이밍 차트에 도시되는 바와 같이, 구동 신호(OFG)가 오프 되어 있는 기간이, 본 예의 위상차 검출 화소(122)에서의 축적 시간이 된다.Thereafter, the drive signal TRX is turned off, whereby the state of the charge in the memory unit 202 is maintained. Then, the driving signal RST is turned off and the driving signal OFG is turned on. As shown in the timing chart at the top of Fig. 15, the period during which the drive signal OFG is off becomes the accumulation time in the phase difference detection pixel 122 of this example.

시각(t33)에서, 구동 신호(SEL, RST)가 온 되면, 포토 다이오드(201)에 전하가 축적되지 않은 상태가 된다.At time t33, when the drive signals SEL and RST are turned on, no charge is accumulated in the photodiode 201. [

시각(t34)에서, 구동 신호(TRG)가 온 되면, 메모리부(202)에 유지되어 있던 전하가, 부유 확산 영역(FD)(204)에 전송된다.At time t34, when the drive signal TRG is turned on, the charge held in the memory unit 202 is transferred to the floating diffusion region FD.

이와 같이 하여, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 우측이 차광된 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)에 축적된 전하가 합쳐서 판독되고, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 좌측이 차광된 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)에 축적된 전하가 합쳐서 판독된다.In this manner, in the phase difference detecting pixel 122A, the electric charges accumulated in the photodiode 201 and the memory unit 202 shielded on the right side are read together, and in the phase difference detecting pixel 122B, (201) and the memory portion (202) are read together.

이상의 동작에 의해서도, 위상차 검출을 행할 때, 위상차 검출 화소(122A)의 판독과, 위상차 검출 화소(122B)의 판독을 동시에 행할 수 있기 때문에, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)의 동시성을 유지하면서, 위상차 AF 기능을 실현하는 것이 가능해진다.The phase difference detection pixel 122A and the phase difference detection pixel 122B can be read at the same time when the phase difference detection is performed. It is possible to realize the phase difference AF function while maintaining the simultaneity.

<변형례 4><Modification 4>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 16은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 16 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

또한, 도 16에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the portions formed in the same manner in the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 16 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 will be omitted.

도 16에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)나 메모리부(202) 등이, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)를 좌로 90도 회전시킨 상태가 되도록 형성되어 있다. 즉, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서는, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)는 Y방향으로 나열하여 형성되어 있다.In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 16, the photodiode 201, the memory unit 202, and the like are arranged in a state in which the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 are rotated 90 degrees to the left Respectively. That is, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the photodiode 201 and the memory section 202 are arranged in the Y direction.

또한, 본 예에서는, 촬상 화소(121)에서도, 포토 다이오드(201)나 메모리부(202), 차광막(210)에서의 개구부(211)가, 도 5에 도시되는 촬상 화소(121)를 좌로 90도 회전시킨 상태가 되도록 형성되어 있다.In this example, also in the imaging pixel 121, the opening 211 in the photodiode 201, the memory unit 202, and the light shielding film 210 is set so that the imaging pixel 121 shown in Fig. As shown in Fig.

도 16에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201)의 좌측의 개략 반분에 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 포토 다이오드(201)의 우측의 개략 반분에 개구부(221B)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 16, in the phase difference detecting pixel 122A, an opening 221A is provided approximately half of the left side of the photodiode 201. [ On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, an opening 221B is provided approximately half of the right side of the photodiode 201. [

또한, 도 16에 도시되는 바와 같이, 개구부(221A, 221B)는, 그 X방향 및 Y방향의 길이가 가능한 한 길어지도록 형성되도록 한다. 구체적으로는, 개구부(221A, 221B)의 X방향의 길이는, 촬상 화소(121)의 개구부(211)의 X방향의 길이의 반보다도 긴 길이가 되고, 개구부(221A, 221B)의 Y방향의 길이는, 촬상 화소(121)의 개구부(211)의 Y방향의 길이보다도 긴 길이가 된다.Further, as shown in Fig. 16, the openings 221A and 221B are formed such that the lengths in the X and Y directions are made as long as possible. More specifically, the lengths of the openings 221A and 221B in the X direction are longer than half the length of the opening 211 of the imaging pixel 121 in the X direction, and the lengths of the openings 221A and 221B in the Y direction The length is longer than the length of the opening 211 of the imaging pixel 121 in the Y direction.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 is arranged such that the distance between its optical axis and the side of the right side of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A, Is formed at a position equal to the distance from the left side of the opening 221B in the detection pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

또한, 도 16의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축이, 각각의 포토 다이오드(201)의 수광 영역의 중심과 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 도 16의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서의 온 칩 렌즈(222)의 위치는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 위치와 동일하게 된다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B in Fig. 16, the on-chip lens 222 is formed so that its optical axis coincides with the center of the light receiving area of each photodiode 201. [ That is, the position of the on-chip lens 222 in the phase difference detection pixels 122A and 122B in Fig. 16 becomes the same as the position of the on-chip lens 213 in the image pickup pixel 121. [

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 16에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 각각 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 16 are the same as those described with reference to Fig.

<변형례 5><Modification 5>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 17 및 도 18은, 위상차 검출 화소(122)의 다른 구성례를 도시하고 있다.Figs. 17 and 18 show another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

또한, 도 17 및 도 18에 도시되는 위상차 검출 화소(122)(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.A description will be given of portions formed in the same manner in the phase difference detecting pixels 122 (122A and 122B) shown in Figs. 17 and 18 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 It is omitted.

도 17의 위상차 검출 화소(122)는, 도 7의 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 메모리부(202)에 대신하여, 포토 다이오드(231)를 마련한 점에서 다르다. 포토 다이오드(231)는, 본 기술에서의 전하 축적부로서 형성되고, 입사광량에 응한 전하를 축적하는 광전 변환부로서 기능한다. 도 17에 도시되는 바와 같이, 포토 다이오드(201)와 포토 다이오드(231)는, X방향(행방향)으로 나열하여 형성된다.The phase difference detecting pixel 122 in Fig. 17 differs from the phase difference detecting pixels 122A and 122B in Fig. 7 in that a photodiode 231 is provided instead of the memory section 202. [ The photodiode 231 is formed as a charge accumulation portion in the present technology and functions as a photoelectric conversion portion for accumulating charges corresponding to the amount of incident light. As shown in Fig. 17, the photodiodes 201 and the photodiodes 231 are arranged in the X direction (row direction).

이와 같이, 본 예에서는, 위상차 검출 화소(122)는, 메모리부(202)를 구비하지 않기 때문에, 글로벌 셔터 동작을 행하지 않는다. 단, 촬상 화소(121)는, 도 5에 도시되는 구성을 가지며, 메모리부(202)를 구비하고 있기 때문에, 글로벌 셔터 동작을 행할 수가 있다.As described above, in this example, since the phase difference detection pixel 122 does not include the memory unit 202, the global shutter operation is not performed. However, since the imaging pixel 121 has the structure shown in Fig. 5 and includes the memory unit 202, the global shutter operation can be performed.

도 18에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 좌측에 배치되어 있는 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 우측에 배치되어 있는 포토 다이오드(231)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221B)가 마련되어 있다.As shown in Fig. 18, in the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 disposed on the left side is provided with an opening 221A for receiving light. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, the photodiode 231 disposed on the right side is provided with an opening 221B for receiving light.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(포토 다이오드(231)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(포토 다이오드(201)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 is arranged such that the optical axis thereof and the sides of the right side (on the photodiode 231 side) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (the side of the photodiode 201) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 상술한 바와 같이, 도 18에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)는, 글로벌 셔터 동작을 행하지 않기 때문에, 그 동작으로서는, 행마타 또는 화소마다 순차적으로 전하의 판독을 행하는 롤링 셔터 동작이 행하여진다.As described above, since the global shutter operation is not performed in the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 18, a rolling shutter operation for sequentially reading charge for each row or pixel .

이상에서는, 한 쌍의 위상차 검출 화소 각각의 출력 신호에 의거하여, 위상차 검출을 행하는 구성에 관해 설명하여 왔지만, 이하에서는, 하나의 위상차 검출 화소에, 한 쌍의 위상차 검출 화소의 기능을 갖게 하도록 한 구성에 관해 설명한다.In the above description, the configuration in which the phase difference detection is performed based on the output signals of each of the pair of phase difference detection pixels has been described. Hereinafter, description will be made on a case where one phase difference detection pixel is provided with a function of a pair of phase difference detection pixels The configuration will be described.

<변형례 6><Modification 6>

[화소 어레이부의 화소 배치][Pixel Arrangement of Pixel Array Unit]

우선, 도 19를 참조하여, 본 예의 화소 어레이부(111)의 화소 배치에 관해 설명한다.First, with reference to FIG. 19, the pixel arrangement of the pixel array unit 111 of this example will be described.

도 19에 도시되는 바와 같이, 화소 어레이부(111)에는, 복수의 촬상 화소(121)가, XY 평면상에 행렬형상으로 2차원 배치되어 있다. 촬상 화소(121)는, R화소, G화소, 및 B화소로 이루어지고, 이들은, 베이어 배열에 따라 규칙적으로 배치되어 있다.As shown in Fig. 19, in the pixel array unit 111, a plurality of imaging pixels 121 are two-dimensionally arranged in a matrix form on an XY plane. The image pickup pixel 121 is composed of R pixels, G pixels, and B pixels, which are regularly arranged in accordance with the Bayer arrangement.

또한, 화소 어레이부(111)에는, 행렬형상으로 2차원 배치되는 복수의 촬상 화소(121)의 중에, 복수의 위상차 검출 화소(311)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(311)는, 그 수광 영역의 X방향 우측이 차광된 A화소와, 수광 영역의 X방향 좌측이 차광된 B화소의 2화소분의 기능을 갖는 AB화소로 이루어지고, 이 화소가, 화소 어레이부(111)에서의 화소행 중의 소정의 1행에서, 촬상 화소(121)의 일부를 치환함으로써, 특정한 패턴으로 규칙적으로 배치되어 있다.In the pixel array unit 111, a plurality of phase difference detection pixels 311 are arranged in a plurality of imaging pixels 121 arranged two-dimensionally in a matrix. Specifically, the phase difference detecting pixel 311 is composed of an A pixel having a function of two pixels, that is, an A pixel whose right side in the X direction of the light receiving region is shielded and a B pixel whose left side is shielded in the X direction of the light receiving region , And these pixels are regularly arranged in a specific pattern by replacing a part of the imaging pixels 121 in a predetermined one row of the pixel rows in the pixel array unit 111. [

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

다음에, 도 20을 참조하여, 화소 어레이부(111)에서의 위상차 검출 화소(311)의 구성례에 관해 설명한다.Next, a configuration example of the phase difference detecting pixel 311 in the pixel array unit 111 will be described with reference to Fig.

또한, 도 20에 도시되는 위상차 검출 화소(311)와, 도 5를 참조하여 설명하는 촬상 화소(121)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the phase difference detecting pixel 311 shown in Fig. 20 and the portion formed in the same manner in the imaging pixel 121 described with reference to Fig. 5 will be omitted.

위상차 검출 화소(311)에서, 차광막(210)에는, 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(321A)와, 메모리부(202)에 광을 수광시키기 위한 개구부(321B)가 마련되어 있다.In the phase difference detecting pixel 311, the light shielding film 210 is provided with an aperture portion 321A for receiving light to the photodiode 201 and an aperture portion 321B for receiving light to the memory portion 202.

또한, 개구부(321A)와 개구부(321B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 321A and the opening 321B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(311)에서, 온 칩 렌즈(322)는, 그 광축과 개구부(321A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 개구부(321B)의 좌측(포토 다이오드(201)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixel 311, the on-chip lens 322 is arranged such that the distance between its optical axis and the side of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 321A is smaller than the distance between the optical axis and the side of the opening 321B (The side of the photodiode 201) on the left side (the side closer to the photodiode 201).

즉, 위상차 검출 화소(311)에서, 차광막(210)의 개구부(321A, 321B)는, 온 칩 렌즈(322)의 광축에 대해, 개구부(321A, 321B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the phase difference detecting pixel 311, the openings 321A and 321B of the light shielding film 210 are symmetrical with respect to the optical axis of the on-chip lens 322 in the X direction in which the openings 321A and 321B are arranged .

또한, 위상차 검출 화소(311)에서의 온 칩 렌즈(322)의 위치 및 크기는, 촬상 화소(121)에서의 온 칩 렌즈(213)의 위치 및 크기와 동일한 것이 바람직하다.The position and size of the on-chip lens 322 in the phase difference detecting pixel 311 are preferably the same as the position and size of the on-chip lens 213 in the image pickup pixel 121. [

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 20에 도시되는 위상차 검출 화소(311)의 동작은, 도 9를 참조하여 설명한 동작과, 도 10을 참조하여 설명한 동작을 순차적으로 행한 것으로 된다. 즉, 위상차 검출 화소(311)에서는, 위상차 검출을 행할 때, 포토 다이오드(201)에 축적된 전하와, 메모리부(202)에 축적된 전하가, 별개로 판독된다.The operation of the phase difference detecting pixel 311 shown in Fig. 20 is performed sequentially with the operation described with reference to Fig. 9 and the operation described with reference to Fig. That is, in the phase difference detection pixel 311, when the phase difference detection is performed, the charge accumulated in the photodiode 201 and the charge accumulated in the memory unit 202 are read separately.

또한, 도 20의 위상차 검출 화소(311)에서는, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)의 어느 것에도 개구부가 마련되고, 모두 차광될 필요가 없기 때문에, 도 21에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(311)가, 차광막(210)를 구비하지 않도록 할 수도 있다.In the phase difference detecting pixel 311 shown in Fig. 20, the photodiode 201 and the memory section 202 are provided with openings, and all of them need not be shielded. Therefore, as shown in Fig. 21, The detection pixel 311 may not include the light shielding film 210. [

이 경우, 위상차 검출 화소(311)에서는, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)가, 온 칩 렌즈(322)의 광축에 대해, 포토 다이오드(201) 및 메모리부(202)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.In this case, in the phase difference detecting pixel 311, the photodiode 201 and the memory section 202 are arranged so that X (X) in which the photodiode 201 and the memory section 202 are arranged with respect to the optical axis of the on- And are symmetrical with respect to each other.

<변형례 7><Modification 7>

그런데, 상술한 위상차 검출 화소의 구성 중, 메모리부(202)에 개구부가 마련된 구성에서는, 메모리부(202)의 상층에, 메모리부(202)의 상부를 덮도록 제1 전송 게이트(203)가 형성되기 때문에, 메모리부(202)에서, 충분한 수광 특성을 얻을 수가 없을 우려가 있다.In the configuration in which the opening portion is provided in the memory portion 202 out of the constitution of the phase difference detecting pixel described above, the first transfer gate 203 is formed on the upper portion of the memory portion 202 so as to cover the upper portion of the memory portion 202 There is a possibility that sufficient light receiving characteristics can not be obtained in the memory unit 202. [

그래서, 도 22에 도시되는 바와 같이, 예를 들면, 위상차 검출 화소(122B)에서, 제1 전송 게이트(203)에 대신하여, 투명 도전막에 의해 형성되는 제1 전송 게이트(361)를 마련하도록 한다.22, a first transfer gate 361 formed by a transparent conductive film may be provided instead of the first transfer gate 203 in the phase difference detecting pixel 122B, for example, do.

투명 도전막의 재료로서는, ITO(산화인듐주석), 산화아연, 산화주석 등이 사용된다. 제1 전송 게이트(361)의 투과율은, 예를 들면 80% 이상인 것이 바람직하다.As the material of the transparent conductive film, ITO (indium tin oxide), zinc oxide, tin oxide and the like are used. The transmittance of the first transmission gate 361 is preferably 80% or more, for example.

이와 같은 구성에 의해, 메모리부(202)에서, 충분한 수광 특성을 얻는 것이 가능해진다.With such a configuration, it is possible to obtain sufficient light-receiving characteristics in the memory unit 202. [

또한, 이 구성은, 도 7(도 8)의 위상차 검출 화소(122B) 외에, 도 14의 위상차 검출 화소(122B)나, 도 20 및 도 21의 위상차 검출 화소(311)에 적용 가능하다.This configuration is applicable to the phase difference detection pixel 122B in Fig. 14 and the phase difference detection pixel 311 in Fig. 20 and Fig. 21 in addition to the phase difference detection pixel 122B in Fig. 7 (Fig. 8).

상술한 구성에서는, 위상차 검출 화소는, 우측 차광 및 좌측 차광의 구성을 취하고 있지만, 화소 배치에 응하여, 상측 차광 및 하측 차광의 구성을 취하도록 하여도 좋고, 비스듬히 차광되도록 하여도 좋다.In the above-described configuration, the phase difference detection pixel has the configuration of the right-side light-shielding and left-side light-shielding, but it may be constituted of the upper light shielding and the lower light shielding depending on the pixel arrangement, or may be obliquely shielded.

<변형례 8><Modification 8>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 23 및 도 24는, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있고, 도 23는 상면도를, 도 24는 도 23의 파선(a-b)에서의 단면도를 도시하고 있다.Figs. 23 and 24 show another configuration example of the phase difference detecting pixel 122, Fig. 23 shows a top view, and Fig. 24 shows a cross-sectional view taken along the broken line a-b in Fig.

또한, 도 23에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the portions formed in the same manner in the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 23 and the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 will be omitted.

도 23에 도시되는 구성례의 경우, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 동일 칩상에 X방향으로 인접하여 배치되어 일체적으로 형성된다. 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)가, X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 형성되어 있다. 환언하면, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)는, 양자의 경계가 되는 Y축에 대해, 포토 다이오드(201), 메모리부(202) 등의 구성 요소가 경면(鏡面) 대칭이 되도록 배치되어 구성된다.In the configuration example shown in Fig. 23, the phase difference detecting pixels 122A and 122B are integrally formed by being arranged adjacent to each other in the X direction on the same chip. In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the photodiode 201 and the memory portion 202 are formed at positions symmetrical to each other in the X direction. In other words, the phase difference detecting pixel 122A and the phase difference detecting pixel 122B are arranged such that components of the photodiode 201, the memory section 202, and the like are mirror-symmetrical with respect to the Y- Respectively.

구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201)가 좌측에, 메모리부(202)가 우측에 형성되어 있음에 대해, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 메모리부(202)가 좌측에, 포토 다이오드(201)가 우측에 형성되어 있다.Specifically, in the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 is formed on the left side and the memory unit 202 is formed on the right side. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, And a photodiode 201 is formed on the right side.

위상차 검출 화소(122A)에서는, 그 좌측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 그 우측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)에 광을 수광시키기 위한 개구부(221B)가 마련되어 있다.In the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 formed on the left side thereof is provided with an opening 221A for receiving light. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, the photodiode 201 formed on the right side thereof is provided with an opening 221B for receiving light.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(메모리부(202)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 has the optical axis and the sides of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다.That is, in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the opening portions 221A and 221B of the light shielding film 210 are arranged such that the phase difference detecting pixels 122A and 122B are arranged with respect to the optical axis of the on- Are provided at positions symmetrical to each other in the X direction.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 23에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 23 are the same as those described with reference to Fig.

<변형례 9><Modification 9>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 25는, 위상차 검출 화소(122)의 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 25 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

또한, 도 25에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)와, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The description of the portions formed in the same manner in the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 25 and the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 7 will be omitted.

도 25에 도시되는 구성례의 경우, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 동일 칩상에 X방향으로 인접하여 배치되어 일체적으로 형성된다. 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)가, X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 형성되어 있다. 환언하면, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)는, 양자의 경계가 되는 Y축에 대해, 포토 다이오드(201), 메모리부(202) 등의 구성 요소가 경면 대칭이 되도록 배치되어 구성된다.In the configuration example shown in Fig. 25, the phase difference detecting pixels 122A and 122B are integrally formed by being arranged adjacent to each other in the X direction on the same chip. In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the photodiode 201 and the memory portion 202 are formed at positions symmetrical to each other in the X direction. In other words, the phase difference detecting pixel 122A and the phase difference detecting pixel 122B are arranged so that the constituent elements such as the photodiode 201 and the memory section 202 are mirror-mirror-symmetrical with respect to the Y axis which is the boundary between the two .

구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A)에서는, 포토 다이오드(201)가 좌측에, 메모리부(202)가 우측에 형성되어 있음에 대해, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 메모리부(202)가 좌측에, 포토 다이오드(201)가 우측에 형성되어 있다.Specifically, in the phase difference detecting pixel 122A, the photodiode 201 is formed on the left side and the memory unit 202 is formed on the right side. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, And a photodiode 201 is formed on the right side.

위상차 검출 화소(122A)에서는, 그 좌측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)의 상측의 개략 반분에 개구부(221A)가 마련되어 있다. 한편, 위상차 검출 화소(122B)에서는, 그 우측에 형성되어 있는 포토 다이오드(201)의 상측의 개략 반분에 개구부(221B)가 마련되어 있다.In the phase difference detecting pixel 122A, an opening 221A is provided approximately half of the upper side of the photodiode 201 formed on the left side thereof. On the other hand, in the phase difference detecting pixel 122B, an opening 221B is provided approximately half of the upper side of the photodiode 201 formed on the right side thereof.

또한, 개구부(221A)와 개구부(221B)는, 그 형상이 동일한 것이 바람직하다.It is preferable that the opening 221A and the opening 221B have the same shape.

또한, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 온 칩 렌즈(222)는, 그 광축과 위상차 검출 화소(122A)에서의 개구부(221A)의 우측(메모리부(202)측)의 변과의 거리가, 그 광축과 위상차 검출 화소(122B)에서의 개구부(221B)의 좌측(포토 다이오드(201)측)의 변과의 거리와 동등하게 되는 위치에 형성되어 있다.In the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lenses 222 are formed at the same position. More specifically, in the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the on-chip lens 222 has the optical axis and the sides of the right side (on the side of the memory unit 202) of the opening 221A in the phase difference detecting pixel 122A Is formed at a position that is equal to the distance between the optical axis and the side of the left side (the side of the photodiode 201) of the opening 221B in the phase difference detecting pixel 122B.

즉, 한 쌍의 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 차광막(210)의 개구부(221A, 221B)에 관해서는, 온 칩 렌즈(222)의 광축에 대해, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가 배열되는 X방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되게 된다. 환언하면, 개구부(221A, 221B)에 대해서도, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)의 경계가 되는 Y축에 대해 경면 대칭이 되도록 형성되어 있다.That is, with respect to the openings 221A and 221B of the light shielding film 210 in the pair of phase difference detecting pixels 122A and 122B, the phase difference detecting pixels 122A and 122B And are provided at positions symmetrical to each other in the X direction to be arranged. In other words, the openings 221A and 221B are formed so as to have a mirror-surface symmetry with respect to the Y axis which is the boundary between the phase difference detecting pixel 122A and the phase difference detecting pixel 122B.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 25에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 각각 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 25 are the same as those described with reference to Fig. 10, respectively.

<변형례 10><Modification 10>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 26은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 26 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

도 26에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)는, 도 7에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)에서, 마찬가지로 하여 형성되는 부분에 관해서는, 그 설명을 생략한다.The phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 26 are the same as those of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 7, and a description thereof will be omitted.

도 26에 도시되는 구성례의 경우, 위상차 검출 화소(122A, 122B)가, 도 23(변형례 8)에 도시된 위상차 검출 화소(122A, 122B)와 마찬가지로, 동일 칩상에 이웃하여 배치되어 일체적으로 형성되고, 양자의 경계가 되는 Y축에 대해, 구성 요소가 경면 대칭이 되도록 배치되어 구성된다.26, the phase difference detecting pixels 122A and 122B are disposed adjacent to the same chip on the same chip as the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in Fig. 23 (modification 8) And the constituent elements are arranged so as to be mirror-surface-symmetric with respect to the Y-axis which is the boundary between the two elements.

단, 부유 확산 영역(204), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 및 선택 트랜지스터(208)를, 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 2화소에서 공유된다.However, the floating diffusion region 204, the reset transistor 206, the amplification transistor 207, and the selection transistor 208 are shared by two pixels of the phase difference detection pixels 122A and 122B.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 26에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 26 are the same as those described with reference to Fig.

<변형례 11><Modification 11>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 27은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 27 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

도 27의 구성례는, 도 26에 도시된 구성례(변형례 10)의 하측에, X축에 대한 경면 대칭이 되는 구성을 추가함에 의해, 동일 칩상에 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소를 2화소×2화소에 인접 배치하여 일체적으로 형성한 것이다. 또한, 도 27의 구성례의 경우, 화소 어레이부(111)에서의 적어도 연속한 2행분 또는 2열분의 촬상 화소(121)를 위상차 검출 화소(122)로 치환할 필요가 있다.The configuration of FIG. 27 is the same as the configuration of FIG. 26 except that the configuration of mirror-symmetry with respect to the X-axis is added below the configuration (modification 10) shown in FIG. 26, And 122B2 are disposed adjacent to two pixels by two pixels. 27, it is necessary to replace the imaging pixels 121 of at least two consecutive rows or two columns in the pixel array unit 111 with the phase difference detecting pixels 122. In this case,

도 27의 구성례의 경우, 부유 확산 영역(204), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 및 선택 트랜지스터(208)가, 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소에서 공유된다.27, the floating diffusion region 204, the reset transistor 206, the amplification transistor 207, and the selection transistor 208 are connected to the four pixels of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 .

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 27에 도시되는 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 shown in Fig. 27 are the same as those described with reference to Fig.

<변형례 12><Modification 12>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 28은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 28 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

도 28의 구성례는, 도 23에 도시된 구성례(변형례 8)를, Z축을 회전축으로 하여 90도 회전한 것이다. 즉, 도 28에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)는, 동일 칩상에 Y방향으로 인접하여 배치되어 일체적으로 형성된다. 위상차 검출 화소(122A, 122B) 각각에서는, 포토 다이오드(201)와 메모리부(202)가, Y방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 형성되어 있다. 환언하면, 위상차 검출 화소(122A)와 위상차 검출 화소(122B)는, 양자의 경계가 되는 X축에 대해, 포토 다이오드(201), 메모리부(202) 등의 구성 요소가 경면 대칭이 되도록 배치되어 구성된다.The configuration example of Fig. 28 is obtained by rotating the configuration example (modification example 8) shown in Fig. 23 by 90 degrees with the Z axis as a rotation axis. That is, the phase difference detecting pixels 122A and 122B shown in FIG. 28 are integrally formed by being arranged adjacent to each other in the Y direction on the same chip. In each of the phase difference detecting pixels 122A and 122B, the photodiode 201 and the memory portion 202 are formed at positions symmetrical to each other in the Y direction. In other words, the phase difference detecting pixel 122A and the phase difference detecting pixel 122B are arranged so that the constituent elements such as the photodiode 201 and the memory unit 202 are mirror-mirror-symmetrical with respect to the X axis serving as the boundary between the two .

도 28의 구성례의 경우, 화소 어레이부(111)에서 Y방향(열방향)으로 위상차 검출 화소(122)를 나열하여 배치한 것으로 된다.In the configuration example of Fig. 28, the pixel array unit 111 is arranged with the phase difference detection pixels 122 arranged in the Y direction (column direction).

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 28에 도시되는 위상차 검출 화소(122A, 122B)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operation of the phase difference detection pixels 122A and 122B shown in Fig. 28 is the same as that described with reference to Fig.

<변형례 13><Modification 13>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 29는, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 29 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

도 29의 구성례는, 도 25에 도시된 구성례(변형례 9)를, Z축을 회전축으로 하여 90도 회전하고, 그것을 X축방향으로 2개 나열함에 의해, 동일 칩상에 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소를 2화소×2화소에 인접 배치하여 일체적으로 형성한 것이다.29, the constitutional example (modification example 9) shown in Fig. 25 is rotated by 90 degrees with the Z axis as a rotation axis, and two of them are arranged in the X axis direction, thereby forming phase detection pixels 122A1 , 122A2, 122B1, and 122B2) are disposed adjacent to two pixels by two pixels, and are integrally formed.

도 29의 구성례의 경우, 화소 어레이부(111)에서의 적어도 연속한 2행분 또는 2열분의 촬상 화소(121)를 위상차 검출 화소(122)로 치환할 필요가 있다.29, at least two consecutive rows or two columns of imaging pixels 121 in the pixel array unit 111 need to be replaced with the phase difference detecting pixels 122. [

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 29에 도시되는 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operation of the phase difference detecting pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 shown in Fig. 29 is the same as that described with reference to Fig.

<변형례 14><Modification 14>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 30은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 30 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. In Fig.

도 30의 구성례는, 도 28에 도시된 구성례(변형례 12)의 우측에, X축에 대한 경면 대칭이 되는 구성을 추가함에 의해, 동일 칩상에 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소를 2화소×2화소에 인접 배치하여 일체적으로 형성한 것이다. 또한, 도 30의 구성례의 경우, 화소 어레이부(111)에서의 적어도 연속한 2행분 또는 2열분의 촬상 화소(121)를 위상차 검출 화소(122)로 치환할 필요가 있다.The configuration of Fig. 30 is a configuration in which mirror-symmetric configuration with respect to the X-axis is added to the right side of the configuration example (modification 12) shown in Fig. 28 so that phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, And 122B2 are disposed adjacent to two pixels by two pixels. 30, at least two consecutive rows or two columns of imaging pixels 121 in the pixel array unit 111 need to be replaced with the phase difference detecting pixels 122. [

도 30의 구성례에서는, 부유 확산 영역(204), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 및 선택 트랜지스터(208)가, 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소에서 공유된다.30, the floating diffusion region 204, the reset transistor 206, the amplification transistor 207, and the selection transistor 208 are formed in four pixels of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 Shared.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 30에 도시되는 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operations of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 shown in Fig. 30 are the same as those described with reference to Fig.

<변형례 15><Modification 15>

[위상차 검출 화소의 구성례][Configuration Example of Phase Difference Detection Pixel]

도 31은, 위상차 검출 화소(122)의 또 다른 구성례를 도시하고 있다.Fig. 31 shows another configuration example of the phase difference detecting pixel 122. Fig.

도 31의 구성례는, 도 25에 도시된 구성례(변형례 9)를, Z축을 회전축으로 하여 90도 회전하고, 그 우측에, X축에 대한 경면 대칭이 되는 구성을 추가함에 의해, 동일 칩상에 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소를 2화소×2화소에 인접 배치하여 일체적으로 형성한 것이다. 또한, 도 31의 구성례의 경우, 화소 어레이부(111)에서의 적어도 연속한 2행분 또는 2열분의 촬상 화소(121)를 위상차 검출 화소(122)로 치환할 필요가 있다.The configuration example of Fig. 31 is the same as that of the configuration example (modification example 9) shown in Fig. 25, except that the configuration in which the Z axis is rotated by 90 degrees with respect to the rotation axis and the mirror surface symmetry about the X axis is added to the right side Four pixels of the phase difference detecting pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 are disposed adjacent to two pixels by two pixels on the chip. 31, it is necessary to replace the imaging pixels 121 of at least two consecutive rows or two columns in the pixel array unit 111 with the phase difference detecting pixels 122. [

도 31의 구성례에서는, 부유 확산 영역(204), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 및 선택 트랜지스터(208)가, 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 4화소에서 공유된다.31, the floating diffusion region 204, the reset transistor 206, the amplification transistor 207, and the selection transistor 208 are provided in the four pixels of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 Shared.

이상의 구조에 의해서도, 글로벌 셔터 기능과 위상차 AF 기능을 갖는 고체 촬상 장치(1)에서, 위상차 검출 화소의 수광 영역의 면적을 작게 하는 일도 없고, 또한, 고체 촬상 장치 전체의 유효 화소수를 줄일 필요도 없어지기 때문에, 해상도의 열화를 억제하면서, 위상차 검출의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.In the solid-state imaging device 1 having the global shutter function and the phase difference AF function, the area of the light receiving area of the phase difference detecting pixel is not reduced, and the number of effective pixels in the entire solid- It is possible to improve the precision of the phase difference detection while suppressing deterioration in resolution.

또한, 도 31에 도시되는 위상차 검출 화소(122A1, 122A2, 122B1, 122B2)의 동작은, 도 10을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 된다.The operation of the phase difference detection pixels 122A1, 122A2, 122B1, and 122B2 shown in Fig. 31 is the same as that described with reference to Fig.

또한, 본 실시의 형태에서는, 위상차 검출 화소(122)에 관해서만, 복수의 화소로 부유 확산 영역(204), 리셋 트랜지스터(206), 증폭 트랜지스터(207), 및 선택 트랜지스터(208)를 공유하는 예를 나타냈지만, 복수의 촬상 화소(121)에서도, 이들을 공유할 수 있다.In this embodiment, the floating diffusion region 204, the reset transistor 206, the amplification transistor 207, and the selection transistor 208 are shared by a plurality of pixels only for the phase difference detection pixel 122 However, a plurality of imaging pixels 121 can also share them.

본 기술은, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.The present technology is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

또한, 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.Further, this technology can take the following configuration.

(1)(One)

온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge storage section is provided with an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase-

상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,And a drive control unit for controlling driving of the pixel,

상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,

상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치.Wherein the phase difference detection pixel is formed so that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is not shielded.

(2)(2)

상기 구동 제어부는,The drive control unit may include:

상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독하고,The charge accumulated in at least one portion of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion in the phase difference detection pixel is read,

상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state image pickup device according to (1), wherein at the time of generating the picked-up image, at least the accumulation of charges in the picked-up pixels is performed at the same time.

(3)(3)

상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 개구부를 마련한 차광막을 구비하고,Wherein the phase difference detection pixel includes a light shielding film provided with an opening at least in part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소가 배열되는 제1의 방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.Wherein each of the pair of the retardation detection pixels includes a plurality of apertures each of which is provided at a position symmetrical with respect to an optical axis of the on-chip lens in a first direction in which a pair of the retardation detection pixels are arranged, ) Or the solid-state imaging device according to (2).

(4)(4)

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되는 상기 (1)부터 (3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the charge storage portion is formed as a charge storage portion for holding charge from the photoelectric conversion portion.

(5)(5)

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 전하 유지부에 상기 개구부가 마련되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.(4), in which the opening is provided in the photoelectric conversion portion of one of the pair of phase difference detection pixels and the opening is provided in the charge holding portion in the other phase difference detection pixel, State image pickup device.

(6)(6)

상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하를 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 판독하는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 장치.And the drive control section reads the charge accumulated in the photoelectric conversion section in one of the phase difference detection pixels when performing the phase difference detection and reads the charge stored in the charge storage section in the other phase difference detection pixel State image pickup device according to (5).

(7)(7)

상기 구동 제어부는, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부의 감도와 축적 시간과의 곱과, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부의 감도와 축적 시간과의 곱이 동등하게 되도록, 일방 및 타방의 상기 위상차 검출 화소의 구동을 제어하는 상기 (6)에 기재된 고체 촬상 장치.Wherein the drive control unit is configured to control the drive unit so that the product of the product of the sensitivity of the photoelectric conversion unit and the accumulation time in one of the phase difference detection pixels and the product of the sensitivity and the accumulation time of the charge storage unit in the other phase difference detection pixel, And the driving of the other phase difference detecting pixel is controlled.

(8)(8)

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.In one phase difference detecting pixel among the pair of phase difference detecting pixels, the opening portion is provided approximately in the half of the first direction of the photoelectric conversion portion, and in the other phase difference detecting pixel, (4), wherein the opening is provided in another approximate half of the direction of the solid-state imaging device (1).

(9)(9)

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 경계선에 대해 경면 대칭이 되는 위치에 형성되고,In each of the pair of phase difference detection pixels, the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are formed at positions that are mirror-mirror symmetrical with respect to the boundary line of the pair of the phase difference detection pixels,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부는, 상기 광전 변환부에 마련되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state imaging device according to (4), wherein in each of the pair of the phase difference detecting pixels, the opening is provided in the photoelectric conversion portion.

(10)(10)

상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향에 수직한 제2의 방향으로 나열하여 형성되고,Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are formed in a second direction perpendicular to the first direction,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.In the one of the pair of phase difference detecting pixels, the opening is provided in an approximate half of the first direction of the photoelectric conversion portion and the charge holding portion, and in the other phase difference detecting pixel, The solid-state image pickup device according to (4), wherein the openings are provided in substantially the other half of the photoelectric conversion portion and the charge holding portion in the first direction.

(11)(11)

상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독하는 상기 (10)에 기재된 고체 촬상 장치.Wherein the drive control unit reads the charges accumulated in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in one of the phase difference detection pixels when the phase difference detection is performed and reads out the charges accumulated in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in the other phase difference detection pixel, And the charge accumulated in the charge storage unit are read together.

(12)(12)

상기 위상차 검출 화소에서, 상기 전하 축적부는, 다른 광전 변환부로서, 상기 광전 변환부와 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,In the phase difference detection pixel, the charge accumulating portion may be formed as a different photoelectric converting portion, arranged in the first direction with the photoelectric converting portion,

한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 다른 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되는 상기 (3)에 기재된 고체 촬상 장치.(3) in which the opening is provided in the photoelectric conversion portion of one of the pair of phase difference detection pixels and the opening is provided in the other photoelectric conversion portion in the other phase difference detection pixel, ).

(13)(13)

상기 위상차 검출 화소에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 형성되고,In the phase difference detection pixel, the photoelectric conversion portion and the charge storage portion are formed at positions symmetrical with respect to an optical axis of the on-chip lens in a predetermined direction,

상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하와, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 별개로 판독하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.The drive control unit may further include a step (1) of separately reading the charge accumulated in the photoelectric conversion unit in the phase difference detection pixel and the charge accumulated in the charge holding unit in the phase difference detection pixel when the phase difference detection is performed, ) Or the solid-state imaging device according to (2).

(14)(14)

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되는 상기 (13)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state image pickup device according to (13), wherein the charge storage portion is formed as a charge storage portion for holding charge from the photoelectric conversion portion.

(15)(15)

상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 일부에 개구부를 마련한 차광막을 구비하고,Wherein the phase difference detecting pixel includes a light shielding film provided with an opening in a portion of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion,

상기 개구부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 상기 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 마련되는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state imaging device according to (13) or (14), wherein the opening is provided at a position symmetrical with respect to the optical axis of the on-chip lens in the predetermined direction.

(16)(16)

상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되고,The charge storage portion is formed as a charge holding portion for holding charge from the photoelectric conversion portion,

상기 위상차 검출 화소는, 상기 전하 유지부의 상층에, 상기 광전 변환부로부터 상기 전하 유지부에 전하를 전송하는 전송 전극을 구비하고,Wherein the phase difference detecting pixel includes a transfer electrode for transferring charge from the photoelectric conversion portion to the charge holding portion in an upper layer of the charge holding portion,

상기 전송 전극은, 투명 도전막에 의해 형성되는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state imaging device according to (1) or (2), wherein the transfer electrode is formed of a transparent conductive film.

(17)(17)

상기 촬상 화소 및 상기 위상 검출 화소의 적어도 일방은, 구성 요소를 복수의 화소에서 공유하는 상기 (1)부터 (16)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state image pickup device according to any one of (1) to (16), wherein at least one of the image pickup pixel and the phase detection pixel share components by a plurality of pixels.

(18)(18)

복수의 화소에서 공유되는 상기 구성 요소는, 부유 확산 영역, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 선택 트랜지스터 중의 적어도 하나를 포함하는 상기 (17)에 기재된 고체 촬상 장치.The solid-state imaging device according to (17), wherein the component shared by the plurality of pixels includes at least one of a floating diffusion region, a reset transistor, an amplifying transistor, and a selection transistor.

(19)(19)

온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge storage section is provided with an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase-

상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,And a drive control unit for controlling driving of the pixel,

상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,

상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치가,Wherein the solid-state image pickup device is formed such that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is shielded from light,

상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독하고,The charge accumulated in at least one portion of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion in the phase difference detection pixel is read,

상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하는 스텝을 포함하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.And performing accumulation of electric charges in at least the picked-up pixels at the same time when generating the picked-up image.

(20)(20)

온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge storage section is provided with an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase-

상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,And a drive control unit for controlling driving of the pixel,

상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,

상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자 기기.Wherein the phase difference detection pixel includes a solid-state imaging device formed so that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is not shielded.

1 : 전자 기기
14 : 이미지 센서
111 : 화소 어레이부
121 : 촬상 화소
122 : 위상차 검출 화소
201 : 포토 다이오드
202 : 메모리부
203 : 제1 전송 게이트
210 : 차광막
211 : 개구부
213 : 온 칩 렌즈
221A, 221B : 개구부
222 : 온 칩 렌즈
231 : 포토 다이오드
311 : 위상차 검출 화소
321A, 321B : 개구부
322 : 온 칩 렌즈
361 : 제1 전송 게이트1: Electronic device
14: Image sensor
111:
121:
122: phase difference detection pixel
201: Photodiode
202:
203: first transmission gate
210: a light-shielding film
211: opening
213: On-chip lens
221A and 221B:
222: On-chip lens
231: Photodiode
311: Phase difference detection pixel
321A, 321B:
322: On-chip lens
361: first transmission gate

Claims (20)

온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,
상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,
상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge storage section is provided with an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase-
And a drive control unit for controlling driving of the pixel,
Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,
Wherein the phase difference detection pixel is formed such that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is shielded from light. 제1항에 있어서,
상기 구동 제어부는,
상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독하고,
상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.The method according to claim 1,
The drive control unit may include:
The charge accumulated in at least one portion of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion in the phase difference detection pixel is read,
Wherein when the captured image is generated, charge accumulation is performed at least at the imaging pixel at the same time. 제2항에 있어서,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 개구부를 마련한 차광막을 구비하고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소가 배열되는 제1의 방향으로 서로 대칭이 되는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the phase difference detection pixel includes a light shielding film provided with an opening at least in part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion,
In each of the pair of the retardation detecting pixels, the opening is provided at a position symmetrical with respect to the optical axis of the on-chip lens in a first direction in which a pair of the retardation detecting pixels are arranged . 제3항에 있어서,
상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.The method of claim 3,
Wherein the charge storage portion is formed as a charge holding portion for holding charge from the photoelectric conversion portion. 제4항에 있어서,
상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 전하 유지부에 상기 개구부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction,
The openings are provided in the photoelectric conversion portion of one of the pair of phase difference detection pixels and the openings are provided in the charge holding portion in the other pair of phase difference detection pixels. State imaging device. 제5항에 있어서,
상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하를 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 판독하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.6. The method of claim 5,
And the drive control section reads the charge accumulated in the photoelectric conversion section in one of the phase difference detection pixels when performing the phase difference detection and reads the charge stored in the charge storage section in the other phase difference detection pixel Of the solid-state image pickup device. 제6항에 있어서,
상기 구동 제어부는, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부의 감도와 축적 시간과의 곱과, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부의 감도와 축적 시간과의 곱이 동등하게 되도록, 일방 및 타방의 상기 위상차 검출 화소의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.The method according to claim 6,
Wherein the drive control unit is configured to control the drive unit so that the product of the product of the sensitivity of the photoelectric conversion unit and the accumulation time in one of the phase difference detection pixels and the product of the sensitivity and the accumulation time of the charge storage unit in the other phase difference detection pixel, And the driving of the other phase difference detecting pixel is controlled. 제4항에 있어서,
상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are arranged in the first direction,
In one phase difference detecting pixel among the pair of phase difference detecting pixels, the opening portion is provided approximately in the half of the first direction of the photoelectric conversion portion, and in the other phase difference detecting pixel, 1 &lt; / RTI &gt; of the solid-state imaging device. 제4항에 있어서,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 경계선에 대해 경면 대칭이 되는 위치에 형성되고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소의 각각에서, 상기 개구부는, 상기 광전 변환부에 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.5. The method of claim 4,
In each of the pair of phase difference detection pixels, the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are formed at positions that are mirror-mirror symmetrical with respect to the boundary line of the pair of the phase difference detection pixels,
Wherein in each of the pair of the phase difference detecting pixels, the opening is provided in the photoelectric conversion portion. 제4항에 있어서,
상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부는, 상기 제1의 방향에 수직한 제2의 방향으로 나열하여 형성되고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 개략 반분에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부의 상기 제1의 방향의 다른 개략 반분에 상기 개구부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the photoelectric conversion portion and the charge holding portion are formed in a second direction perpendicular to the first direction,
In the one of the pair of phase difference detecting pixels, the opening is provided in an approximate half of the first direction of the photoelectric conversion portion and the charge holding portion, and in the other phase difference detecting pixel, Wherein the opening is provided in substantially the other half of the photoelectric conversion portion and the charge holding portion in the first direction. 제10항에 있어서,
상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독함과 함께, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 합쳐서 판독하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the drive control unit reads the charges accumulated in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in one of the phase difference detection pixels when the phase difference detection is performed and reads out the charges accumulated in the photoelectric conversion unit and the charge holding unit in the other phase difference detection pixel, And the charge accumulated in the charge storage unit and the charge storage unit are combined and read. 제3항에 있어서,
상기 위상차 검출 화소에서, 상기 전하 축적부는, 다른 광전 변환부로서, 상기 광전 변환부와 상기 제1의 방향으로 나열하여 형성되고,
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소 중, 일방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되고, 타방의 상기 위상차 검출 화소에서는, 상기 다른 광전 변환부에 상기 개구부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.The method of claim 3,
In the phase difference detection pixel, the charge accumulating portion may be formed as a different photoelectric converting portion, arranged in the first direction with the photoelectric converting portion,
The opening portion is provided in the photoelectric conversion portion of one of the pair of phase difference detection pixels and the opening portion is provided in the other photoelectric conversion portion in the other phase difference detection pixel . 제2항에 있어서,
상기 위상차 검출 화소에서, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 형성되고,
상기 구동 제어부는, 상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부에 축적된 전하와, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 전하 유지부에 축적된 전하를 별개로 판독하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.3. The method of claim 2,
In the phase difference detection pixel, the photoelectric conversion portion and the charge storage portion are formed at positions symmetrical with respect to an optical axis of the on-chip lens in a predetermined direction,
And the drive control unit separately reads the charge accumulated in the photoelectric conversion unit in the phase difference detection pixel and the charge accumulated in the charge holding unit in the phase difference detection pixel when the phase difference detection is performed . 제13항에 있어서,
상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the charge storage portion is formed as a charge holding portion for holding charge from the photoelectric conversion portion. 제13항에 있어서,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 일부에 개구부를 마련한 차광막을 구비하고,
상기 개구부는, 상기 온 칩 렌즈의 광축에 대해, 상기 소정의 방향으로 대칭이 되는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the phase difference detecting pixel includes a light shielding film provided with an opening in a portion of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion,
Wherein the opening is provided at a position symmetrical with respect to the optical axis of the on-chip lens in the predetermined direction. 제1항에 있어서,
상기 전하 축적부는, 상기 광전 변환부로부터의 전하를 유지하는 전하 유지부로서 형성되고,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 전하 유지부의 상층에, 상기 광전 변환부로부터 상기 전하 유지부에 전하를 전송하는 전송 전극을 구비하고,
상기 전송 전극은, 투명 도전막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.The method according to claim 1,
The charge storage portion is formed as a charge holding portion for holding charge from the photoelectric conversion portion,
Wherein the phase difference detecting pixel includes a transfer electrode for transferring charge from the photoelectric conversion portion to the charge holding portion in an upper layer of the charge holding portion,
Wherein the transfer electrode is formed of a transparent conductive film. 제2항에 있어서,
상기 촬상 화소 및 상기 위상 검출 화소의 적어도 일방은, 구성 요소를 복수의 화소에서 공유하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.3. The method of claim 2,
Wherein at least one of the image pickup pixel and the phase detection pixel share components by a plurality of pixels. 제17항에 있어서,
복수의 화소에서 공유되는 상기 구성 요소는, 부유 확산 영역, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 선택 트랜지스터 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the component shared by the plurality of pixels includes at least one of a floating diffusion region, a reset transistor, an amplifying transistor, and a selection transistor. 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,
상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,
상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치가,
상기 위상차 검출을 행할 때, 상기 위상차 검출 화소에서의 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부에 축적된 전하를 판독하고,
상기 촬상 화상을 생성할 때, 적어도 상기 촬상 화소에서의 전하의 축적을 동시에 행하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge accumulation section, in which image pickup pixels for generating picked-up images and phase difference detection pixels for performing phase difference detection are arranged,
And a drive control unit for controlling driving of the pixel,
Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,
Wherein the solid-state image pickup device is formed such that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is shielded from light,
The charge accumulated in at least one portion of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion in the phase difference detection pixel is read,
And a step of simultaneously accumulating electric charges in at least the imaging pixels when the captured image is generated. 온 칩 렌즈와, 광전 변환부와, 전하 축적부를 구비하는 화소로서, 촬상 화상을 생성하기 위한 촬상 화소와, 위상차 검출을 행하기 위한 위상차 검출 화소가 배열되어 이루어지는 화소 어레이부와,
상기 화소의 구동을 제어하는 구동 제어부를 구비하고,
상기 촬상 화소는, 상기 전하 축적부가 차광되어 형성되고,
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부 및 상기 전하 축적부의 적어도 일방의, 적어도 일부가 차광되지 않도록 형성되는 고체 촬상 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.A pixel array section in which a pixel having an on-chip lens, a photoelectric conversion section, and a charge storage section is provided with an image pickup pixel for generating a picked-up image and a phase difference detection pixel for performing phase-
And a drive control unit for controlling driving of the pixel,
Wherein the charge accumulation portion is formed by shielding light,
Wherein the phase difference detection pixel includes a solid-state imaging device formed so that at least a part of at least one of the photoelectric conversion portion and the charge storage portion is shielded from light.
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